PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ABACAXI EM PÓ
PRODUZIDO POR SPRAY-DRYING
F. S. MAGALHÃES1, R. C. SANTANA1 e M. F. ZOTARELLI1
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Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Química. E-mail para contato: marta@feq.ufu.br
RESUMO – O objetivo deste trabalho é a obtenção e caracterização de abacaxi em pó por spray drying. Foram testadas diferentes temperaturas do ar de secagem (100, 125, 150 °C) e diferentes concentrações de maltodextrina (DE 20) (10, 15, 20%). A influência das condições de secagem no pó obtido foi avaliada por meio de um planejamento fatorial a três níveis, de forma a quantificar o efeito das variáveis independentes investigadas. Para todas as condições foi possível obter pós de abacaxi com atividade de água inferior a 0,280 e valores de solubilidade superiores a 83%. Maiores concentrações de maltodextrina resultaram em pós com menor umidade, higroscopicidade, mais solúveis, com maiores valores de densidade aparente e dos parâmetros b* e L* da cor. Aumentos na temperatura resultaram na redução da umidade e em maiores valores de higroscopicidade e solubilidade. A produção de abacaxi em pó pode ser uma alternativa interessante de processo para agregar valor e reduzir as perdas dessa fruta.
Palavras-chave: Abacaxi em pó; secagem; spray-dryer; caracterização físico-química.
1. INTRODUÇÃO
O abacaxi (Ananas comosus L.) é uma fruta muito consumida devido às suas características marcantes de sabor e aroma. O fruto pode ser consumido tanto in natura quanto processado na forma de sucos, doces e geleias e ainda pode ser usado como ingrediente na fabricação de vários tipos de produtos como balas, sorvetes e bolos. Porém, como a maioria das frutas, o abacaxi é altamente perecível devido a sua elevada umidade e atividade de água, sendo então necessária a utilização de métodos que possam estender sua vida útil, a exemplo da secagem.
A secagem por spray drying consiste basicamente no contato da solução pressurizada, transformada em gotículas atomizadas, com uma corrente de ar quente no interior da câmara de secagem. Mesmo em contato com altas temperaturas, as características nutricionais e sensoriais do produto são preservadas, pois, a área das gotículas é muito pequena, fazendo com que o processo aconteça de forma muito rápida. As principais vantagens desse tipo de secagem são: a produção contínua, baixos custos de mão-de-obra e manutenção simples. Porém existe um alto custo inicial envolvido e também é necessário uma elevada umidade inicial do produto na alimentação para poder ser bombeado até o atomizador (Fellows, 2006).
como os sucos de frutas. De forma geral, os açúcares apresentam uma temperatura de transição vítrea (Tg) baixa, passando de um estado vítreo pra um estado “borrachoso” durante a secagem, podendo
fazer com que o produto fique aderido ao equipamento, causando problemas operacionais e levando a baixos rendimentos. Para amenizar este tipo de inconveniente, é comum o uso de aditivos de alta massa molar, ou agentes carreadores, como as maltodextrinas, goma arábica, goma xantana, etc., que elevam a temperatura de transição vítrea da solução a ser seca (Bhandari, 2007).
Na literatura estão disponíveis muitos estudos sobre a secagem de polpa de frutas por spray drying utilizando diferentes agentes carreadores e em diferentes concentrações. Entretanto, poucos são os trabalhos sobre a secagem de polpa de abacaxi por este processo. Assim, o objetivo desse trabalho é investigar as condições de secagem para a produção de abacaxi em pó com maltodextrina por spray drying e caracterizar o pó de abacaxi quanto à umidade, atividade de água, densidade aparente, higroscopicidade, solubilidade e cor.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Preparação da polpa
Abacaxis do cultivar Pérola de um mesmo lote foram adquiridos em comércio local da cidade de Patos de Minas - MG. As frutas foram lavadas, descascadas e a polpa processada em liquidificador doméstico (Camargo, Brasil). As polpas processadas foram congeladas em congelador doméstico e descongeladas antes da secagem. Para se realizar a secagem de cada ensaio, utilizou-se a polpa peneirada e homogeneizada em homogeneizador Ultra Turrax (IKA, T25, Alemanha) com concentrações de 10, 15 e 20% de maltodextrina (DE 20) (Galena, Brasil - DE 20).
2.2. Processo de Atomização
O processo de atomização foi realizado utilizando-se um spray dryer (LM MSD 1.0, LabMaq, Brasil) com capacidade nominal de 1 L h-1. Foi realizado um planejamento fatorial a três níveis, onde foram testadas diferentes concentrações de maltodextrina (10, 15 e 20%) e diferentes temperaturas de entrada no spray dryer (100, 125 e 150 °C), com uma repetição no ponto central para determinação do erro estatístico. A velocidade do ar de secagem foi fixada em 1,65 m3 min-1, o rotâmetro do equipamento em 30 L min-1 e a vazão de alimentação da solução no equipamento foi de 0,5 L h-1. A Tabela 1 mostra os ensaios previstos pelo planejamento experimental.
Tabela 1 – Ensaios previstos pelo planejamento experimental
2.3. Caracterização do pó
Umidade: A umidade foi determinada por método gravimétrico. Em cápsulas de porcelana previamente secas e com massa conhecida, aproximadamente 5 g de amostra foram colocadas em estufa a vácuo (Solab, SL 104/40, Brasil), a 70 °C até atingir massa constante (A.O.A.C., 2005). A umidade do produto (em base seca) foi definida pela razão entre a massa de água e a massa de sólidos secos, conforme a Equação 1.
SS SS S M M M Umidade (1)
em que Ms é a massa de sólido úmido (sólidos e umidade) (g) e Mss é a massa de sólidos secos (g).
Higroscopicidade: Aproximadamente 1 g de amostra foi colocado em um recipiente hermético contendo uma solução saturada de NaCl a 25ºC e, após uma semana, as amostras foram pesadas e a higroscopicidade foi expressa como g de umidade adsorvida por 100 g de massa seca da amostra (g 100g-1) (Cai; Corke, 2000).
Atividade de água: A atividade de água foi realizada usando o aparelho Aqualab Lite (Decagon Devices, EUA).
Massa específica aparente: A massa específica aparente foi medida colocando-se cerca de 2 g do pó em uma proveta graduada (10 mL). A proveta foi batida diversas vezes sobre uma superfície reta até que não fossem observadas diferenças no nível de pó na proveta (Goula et al., 2004). A massa específica aparente foi expressa em (g cm-3).
Solubilidade: Cerca de 1 g de amostra foi adicionado em um recipiente contendo 100 mL de água destilada, sob agitação magnética (IKA, C-MAG HS-7, Brasil) a aproximadamente 700 rpm por 5 minutos, seguida por uma centrifugação a 3000 g, também por 5 minutos em centrífuga (Quimis, Q222TM208, Brasil). Posteriormente, uma alíquota de 25 mL do sobrenadante foi levada à estufa (Nova Ética, Brasil) em um cadinho (previamente tarado) a 105 ºC, até obter massa constante. A porcentagem de solubilidade foi calculada pela diferença de massa (Cano-Chauca et al., 2005).
Cor: A cor das amostras foi analisada por reflectância com um colorímetro (Konica Minolita CR-400/410, Osaka, Japão), com escala CIELab (L*, a*, b*). As análises foram realizadas a 25 °C. As medidas de coloração foram expressas em termos da luminosidade L* (L*=0 preto e L*=100 branco), e da cromaticidade definida por a* (+a*=vermelho e a*=verde) e b* (+b*=amarelo e -b*=azul).
significativos foi realizada por meio de um teste de hipótese utilizando uma t de Student considerando um nível de significância de 10% (p≤0,10).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 2 estão apresentados os resultados das análises físico-químicas de caracterização dos pós de abacaxi e na Tabela 3 são apresentados os resultados da análise estatística significativos a 10% de significância (p ≤ 0,10), aplicados aos dados experimentais.
Tabela 2 - Resultados das médias e desvios padrão para as análises realizadas para os pós obtidos nos ensaios de secagem Ensaio Umidade (b.s.) (g água g sól. secos-1) Higroscopcidade (g 100g-1) Atividade de água Massa específica aparente (g cm-3) Solubilidade (%) Cor L* a* b* 1 0,014 ± 0,003 25,45 ± 0,21 0,277 ± 0,004 0,64 ± 0,04 85,10 ± 2,09 88,33 ± 0,37 -1,11 ±0,02 6,28 ± 0,70 2 0,010 ± 0,001 24,24 ± 0,26 0,199 ± 0,011 0,70 ± 0,02 86,53 ± 1,58 89,41 ± 0,04 -0,84 ± 0,01 4,72 ± 0,06 3 0,009 ± 0,002 21,72 ± 1,14 0,185 ± 0,009 0,74 ± 0,04 86,16 ± 4,38 89,49 ± 0,13 -0,88 ± 0,01 4,86 ± 0,13 4 0,007 ± 0,002 28,11 ± 0,01 0,156 ± 0,006 0,59 ± 0,05 83,72 ± 0,89 88,65 ± 0,17 -1,10 ± 0,01 6,45 ± 0,28 5 0,006 ± 0,002 24,90 ± 0,37 0,158 ± 0,008 0,70 ± 0,01 86,30 ± 1,23 89,16 ± 0,09 -1,05 ± 0,05 6,02 ± 0,17 6 0,002 ± 0,001 21,97 ± 1,47 0,156 ± 0,009 0,78 ± 0,09 84,32 ± 2,40 89,30 ± 0,19 -1,04 ± 0,05 6,00 ± 0,41 7 0,009 ± 0,000 28,31 ± 0,02 0,232 ± 0,003 0,65 ± 0,01 85,09 ± 1,18 88,03 ± 0,82 -1,23 ± 0,03 9,57 ± 0,91 8 0,004 ± 0,002 25,78 ± 0,19 0,216 ± 0,010 0,66 ± 0,02 90,79 ± 3,32 88,86 ± 0,29 -1,20 ± 0,05 8,51 ± 0,57 9 0,004 ± 0,002 22,96 ± 0,69 0,230 ± 0,028 0,64 ± 0,02 89,45 ± 1,36 89,17 ± 0,21 -1,00 ± 0,04 8,54 ± 0,19 10 0,007 ± 0,003 24,92 ± 0,38 0,280 ± 0,019 0,67 ± 0,02 87,24 ± 2,63 89,43 ± 0,35 -1,05 ±0,04 6,33 ± 0,64
Tabela 3 – Efeitos relacionados às variáveis estudadas, considerando uma probabilidade máxima de erro de 10 % no teste de hipótese com a tabela t de Student, aplicados aos dados experimentais para os testes de caracterização do pó de abacaxi apresentado na Tabela 2.
A temperatura do ar de secagem e a concentração de maltodextrina, ambas de forma isolada, apresentaram um efeito negativo significativo para a resposta do teste de umidade, ou seja, quando se aumenta a temperatura de 100 para 150 °C e a concentração de maltodextrina de 10 para 20 %, se obtém pós menos úmidos. Segundo Goula e Adamopoulus (2010) e Fazaeli et al. (2012) quanto maior a temperatura de entrada, mais elevada é a taxa de transferência de calor entre as partículas, o que proporciona uma maior força motriz para a evaporação da água contida na solução, obtendo-se assim pós com umidade reduzida.
De acordo com Fazaeli et al. (2012), quando se aumenta a concentração de maltodextrina, se observa uma redução da umidade dos pós. Estes resultados podem ser explicados pelo fato de concentrações maiores de adjuvante de secagem resultarem em uma maior concentração de sólidos na alimentação e na redução na quantidade de água livre para evaporação. Resultados semelhantes foram obtidos por Abadio et al. (2004) para a secagem por spray drying de suco de abacaxi com concentrações de 10, 12,5 e 15 % de maltodextrina.
Para a resposta higroscopicidade ambas as variáveis afetam significativamente, sendo que a variação da concentração de maltodextrina apresentou um maior efeito. A temperatura do ar de secagem, de forma isolada, apresentou um efeito positivo significativo, ou seja, em maiores temperaturas se obteve pós mais higroscópicos. Em altas temperaturas, são obtidos pós com um teor de umidade mais baixo. Estes, por sua vez, absorvem água mais facilmente, ou seja, o produto é mais higroscópico, o que está relacionado ao maior gradiente de concentração entre a água no pó e no ambiente (Tonon et al., 2008). A concentração de maltodextrina, de forma isolada, apresentou um efeito negativo significativo para a resposta do teste de higroscopicidade, ou seja, utilizando maiores concentrações do agente carreador, se obteve pós menos higroscópicos. Zotarelli (2014) observou que pequenas concentrações (5%) de maltodextrina (DE10) resultaram em reduções significativas na higroscopicidade de pós de manga produzidos por spray drying e por refractance window. A maltodextrina é um material com baixa higroscopicidade, principalmente devido à sua estrutura química, sendo um forte indicativo da característica menos hidrofílica de produtos que a contenham em maiores concentrações.
Para um nível de significância de 10% (p ≤ 0,10), não houve efeito significativo na variação da temperatura e da concentração de maltodextrina (dentro das respectivas faixas estudadas de cada variável independente) para a resposta atividade de água. Pela Tabela 2, pode-se observar que todas as amostras apresentaram valores para atividade de água inferiores a 0,3, o que favorece consideravelmente a estabilidade dos pós, uma vez que uma atividade de água baixa impede a multiplicação de microrganismos e retarda as reações enzimáticas (Fennema, 1996).
Para a resposta massa específica aparente, a concentração de maltodextrina, de forma isolada, apresentou um efeito positivo significativo, ou seja, utilizando-se maiores concentrações, obtiveram-se pós com uma maior massa específica aparente. Isso pode obtiveram-ser explicado pelo acúmulo de material mais pesado, que se acomoda mais facilmente nos espaços entre partículas, resultando em uma maior densidade. Resultados semelhantes foram verificados no trabalho de secagem por spray drying de polpa de goiaba rosa (com 10, 15 e 20% de maltodextrina DE10 e secas nas temperaturas de 150, 160 e 170 °C) realizado por Shishir et al. (2014).
acréscimos nos valores de temperatura do ar de secagem resultam em partículas maiores, aumentando a solubilidade do pó. A maltodextrina é solúvel em água, por isso, ocorre o aumento na solubilidade dos pós à medida que se aumenta a concentração desse agente carreador. Grabowski et al. (2006) também relataram que um aumento no índice de solubilidade do pó de amilase hidrolisada de batata-doce produzida por spray drying com o aumento na concentração de maltodextrina.
A temperatura do ar de secagem de forma isolada apresentou um efeito negativo significativo para os parâmetros L* e a* do teste de cor, ou seja, quando se utiliza maiores temperaturas de secagem obtêm-se pós com coloração menos branca e também com tonalidades mais verdes. Os menores valores de luminosidade encontrados em temperaturas mais altas podem ter sido causados por um menor teor de umidade, fazendo com que os pós ficassem mais concentrados e, consequentemente mais escuros (Tonon et al., 2009). A diminuição nos valores de a* pode ser explicada pelo fato de haver uma grande superfície de contato da amostra na secagem por spray drying e, combinadas a altas temperaturas, causam assim, uma rápida oxidação de pigmentos de tons mais avermelhados (Mishra et al., 2014). Para o parâmetro b* do teste de cor, a temperatura do ar de secagem, de forma isolada, apresentou, por sua vez, um efeito positivo significativo, ou seja, elevando a temperatura de 100 para 150 °C, obtiveram-se pós de abacaxi com maiores tonalidades de cor amarela. Altas temperaturas também podem ter influenciado para um aumento da caramelização de açúcares presentes na polpa fazendo com que os pós de abacaxi apresentassem tons mais amarelados. Resultados semelhantes foram encontrados no trabalho de Daza et al. (2016) onde foram obtidos valores de luminosidade menores quando se aumentou a temperatura de secagem de 120 °C para 160 °C nos ensaios de secagem por spray drying de polpa de cagaita (Eugenia dysenterica DC.).
A concentração de maltodextrina, de forma isolada, ao contrário da temperatura, apresentou um efeito positivo significativo para os parâmetros L* e a* do teste de cor, ou seja, utilizando-se maiores concentrações, obteve-se pós mais brancos e com coloração mais avermelhada. Por outro lado, apresentou um efeito negativo significativo para o parâmetro b*, ou seja, elevando a concentração de 10 para 20 % obtiveram-se pós menos amarelos. Esse agente carreador tem uma cor branca, e por isso, maiores concentrações deste na polpa de abacaxi, interferem na cor do produto final, por efeito de diluição (Zotarelli, 2014), aumentando as tonalidades de branco e vermelho dos pós e diminuindo as tonalidades amarelas. Concentrações maiores de maltodextrina utilizadas na secagem de suco de laranja, no estudo de Islam et al. (2016), também fizeram com que se aumentassem os valores de a* e diminuísse os valores de b*.
4. CONCLUSÃO
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a FAPEMIG-MG, projeto PCE-00376-16, a CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro.
6. REFERÊNCIAS
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