SECAGEM AMBIENTAL E ARTIFICIAL DE MANDIOCA 1

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SECAGEM AMBIENTAL E ARTIFICIAL DE MANDIOCA1

E. CHIEPPE2. V.D. DE CARVALHO3. R. CASTRO-GÓMEZ4 e J. CAL-VIDAL5

RESUMO - Três variedades de mandioca (Manihot esculenta Crantz) com possibilidades de utilização na produção de álcool foram submetidas a desidratação ambiental (23 ± 2 0C) e artificial (40e 60°C). As raízes, de tamanhos diversos, foram cortadas em fatias de 0,5 cm de espessura, com diâmetros va-riando entre 2,5 cm e 6 cm. Curvas típicas de perda de água em função dos diâmetros e superfície específica foram obtidas para cada variedade, nas condições experimentais sob estudo. As curvas de velocidade de secagem revelam diferenças significativas na cinética de remoção de água, para as dife-rentes variedades. Além da análise de secagem, foram avaliados os teores de amido para cada caso, não tendo sido encontradas perdas significativas nos métodos de secagem utilizados. Estes resultados são de interesse na aplicação de técnicas de desidratação na preservação de mandioca utilizável nas usinas de álcool.

Termos para indexação:mandioca, secagem, técnicas de preservação

NATURAL AND ARTIFICIAL DRYING OF CASSAVA

ABSTRACT Three varieties of cassava (Manibot esculenta Crantz) with possibilities of utilization in alcohol production were submitted to natural (23 ± 20C) and artificial (40 and 60 °C) drying. Roots of several sues were cut into slices of 0,5 cm thickness with diameters ranging from 2.5 cm to 6 cm. Typical curves of water Ioss as a function of slice diameters and specific surface were made for each variety at the experimental conditions. Drying rates were affected by the root variety. The starch content remained almost the sarne after each treatment, as indicated by chemical and microscopic analyses. These results are of interest in the application of drying techniques for cassava preservation during handling and storage at the alcohol production plants.

Index terms: cassava, drying of cassava, preservation techniques

INTRODUÇÃO

O Brasil está ingressando com passo Firme na era do álcool. Tal realidade está exigindo o desen-volvimento de novas matérias-primas e novas téc-nicas para sua preservação, além de pesquisas para a seleção de processos alternativos de fermentação (Castro-Gomez et aI. 1981). A mandioca, que constitui alimento humano da maior importância (FAO 1972, Philips 1974 e Seidemann 1978), transformou-se de repente em material importan-tíssimo como fonte de amido para a produção de álcool no País.

Booth et ai. (1976) analisaram algumas mudan-ças na qualidade de mandioca durante o

armaze-1 _{Aceito para publicação em 23de dezembro de 1981.}

Estudante do Curso de Agronomia, Universidade Fe-deral de Viçosa, CEP 36570 - Viçosa, MC.

3 _{M.Sc. e Dr. em Ciência dos Alimentos, Empresa de}

Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais - EPAMIG, CEP 37200 - Lavras, MG.

M.Sc. em Microbiologia Aplicada, Escola Superior de Agricultura de Lavras (ESAL), Caixa Postal 37 - CEP 37200- Lavras, MC.

M.Sc. em Ciência de Alimentos e Ph.D. em Engenha-ria de Alimentos, ESAL - Lavras, MC.

namento, dando ênfase a alterações no conteúdo de açúcares e amido. Métodos de preservação de mandioca foram propostos: Zapata & Riveros (1978) sugeriram o uso de ceras imediatamente após a remoção das raízes do solo; lngram & Humphries (1972) propuseram o uso da refrige-ração; e Booth & Coursey (1974), a utilização de técnicas diversas de armazenamento e acondicio-namento, desenvolvidas através de várias pesqui-sas no Tropical Products Institutes (TPI), na In-glaterra.

Técnicas de desidratação de mandioca foram in-vestigadas por Lavigne (1966), Igbelca (1977), e Chirife & Cachero (1969). Best (1979), do CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical, Ca-li, Colômbia), reviu técnicas de secagem natural para mandioca e subprodutos, cujas aplicações em formulações alimentares têm sido avaliadas por di-versos autores (Thanh et ai- 1978 e Vitti et ai. 1978). Processos e mecanismos de desidratação de alimentos foram estudados por Chirife (1971), An-drade et ai. (1979, 1980), Mazza & Lemagner (1980). O grupo de Chirife (1969, 1971) formulou a hipótese da não-existência de períodos de veloci-dade constante, com o mecanismo de difusão go-

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584 F. CI-IIEPPE et ai.

vernando a cinética de remoção da água durante todos os períodos de secagem. lgbeka (1977) e Leonhardt (1976) estabeleceram umidades de equilíbrio de produtos de mandioca desidratados. O efeito da variedade de material vegetal na velocidade de desidratação foi investigado por Estevez & Figueirola (1976), trabalhando com cenouras, den-tre outros produtos.

Avaliações do teor de amido de mandioca fo-ram feitas por Pacheco & Conagin (1955) e Rosen- thal et ai. (1977); e dos efeitos de processamentos e condições de armazenamento, por Nara (1979) e Pacheco (1954).

Neste trabalho, é apresentada uma análise da ci- nética de secagem ambiental e artificial de três variedades de mandioca, acompanhada de uma ava- liação química e microscópica para estabelecer os possíveis efeitos da secagem no teor e integridade do amido presente em cada variedade.

MATERIAL E MÉTODOS

Amostras de mandioca das variedades Branca de Sta. Catarina, Riqueza e Mantiqueira (18-21 meses) foram obtidas em Campos Experimentais da EPAMIG (Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais), sendo imedia-tamente conduzidas aos Laboratórios do Departamento de Ciência dos Alimentos da ESAL (Escola Superior de Agricultura de Lavras, Lavras, MC), onde o trabalho expe-rimental foi realizado.

Secagem ambiental e artificial. As raízes, de tamanhos diversos, foram cortadas em fatias com 0,5 cm de espessu-ra, distribuídas em grupos de cinco fatias com diâmetros aproximadamente iguais.

A secagem ambiental foi conduzida em sala com siste-ma de ventilação forçada, a usiste-ma temperatura de 23 ± 2°C e umidade relativa de 60 a 70%. A secagem artificial (40 e 60°C) foi feita em estufas Fanem (Modelo 001113 SP), com controle de temperatura e circulação de ar. A inteiva-los de tempo preestabelecidos, foram feitas determinações gravimétricas (balança analítica Mettler) no material, para avaliar a cinética de secagem.

Análise de cinética de secagem. A partir de amostras representativas das variedades sob estudo, foi determina-do o conteúdetermina-do de sólidetermina-dos totais segundetermina-do métodetermina-do da Association of Ofilcial Analytical Chemists (1970). As curvas típicas foram construídas tomando-se as dife-renças entre o peso do material e os sólidos totais nos di-versos intervalos de tempo de secagem. A velocidade de remoção da água, para cada processo, foi determinada calculando-se a tangente à curva típica e os valores assim obtidos foram graficados contra o conteúdo de água, no intervalo de tempo considerado.

Pesq. agropec. bras., Brasília, 17(4):583-597, abr. 1982.

Análise química e microscópica. Para determinação do teor de amido nas diversas etapas de secagem, foi utilizado o método de Somogy (Nelson 1944), e a integridade dos grânulos foi avaliada através do microscópio Olimpus (Mo-delo CBB), acoplado a uma câmara fotográfica Laica com filme Panatomie.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 mostra o perfil de composição quí-mica média das variedades de mandioca utilizadas neste estudo. De acordo com Juste Jr. e Vieira Ne-to 6 , a variedade Branca Sta. Catarina apresenta o teor de amido mais alto, e a Riqueza, o maior teor protéico. A proximidade na composição de amido e de açúcares totais das variedades Riqueza e Mantiqueira pode ter significação no comporta-mento das mesmas durante a secagem.

Curvas típicas da desidratação ambiental e arti-ficial para cada variedade são apresentadas nas Fig. 1 a 9. A maior velocidade de perda de água para os diSmetros menores é devida a diferenças na superfície específica das fatias. A superfície específica é dada por:

s

_e A (Área)

V (Volume)

lTD2 tU2

onde A.--- + 0,5ITD;V.0,5x

TABELA 1. Composição química média das variedades sob estudo.

Variedade Água Amid o b Açúcares prote(nab (%) (%) totais (%)3 (%) Branca Sta. Catarina 56,5 34,71 2,05 2,79 Riqueza 53,6 25,37 2,16 3,03 Mantíqueira 57,2 27,45 2,16 2,73 Juste Jr. (1980) li _{vieira Neto (1980).} 6 Comunicação Pessoal, 1980.

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SECAGEM AMBIENTAL E ARTIFICIAL 585

Por exemplo, se D, . 2,3 cm e D 2 - 5 cm, teremos _____

s

11,92

573 e Se2 - 47,10 -4,80

2,08 9,81

Nas Fig. 10 a 18 são apresentados gráficos rela-cionando a queda do teor de umidade e a superfí. cie específica. De modo geral, a "queda" varia linearmente com o aumento da superfície espe-' cífica, principalmente na secagem a 40°C. A 60°C, a relação sofre algumas anomalias, confor-me se pode observar numa análise mais detida das curvas. O mesmo acontece, ainda que em menor grau, na secagem ambiental (25°C).

Curvas típicas (em gr/gr. sólidos) mostrando o efeito da temperatura de secagem em cada varie-dade são apresentadas nas Fig. 19 a 24. Os re-sultados foram graficados em duas diferentes es-calas de tempo,para facilitar a análise comparati-va. Enquanto na secagem ambiental (Fig. 19 a 21) as curvas evidenciam a existência de períodos re-lativamente curtos de velocidade constante em relação ao tempo total de secagem, o mesmo não acontece para a secagem a 40 e 60 0C (Fig. 22 a 24). Neste caso, vemos que - notadamente para as variedades Branca Sta. Catarina e Riqueza - há lon-gos períodos de velocidade constante. Tal fênome-no não se verifica para a variedade Mantiqueira, nas mesmas condições de secagem. Os resultados na Fig. 22 mostram, ainda, uma mesma velocidade de secagem para a variedade Branca de Sta. Catari-na para ambas as temperaturas. Nas Fig. 25 e 26 é apresentada a cinética de secagem ambiental para as diversas variedades. Os resultados evidenciam mudanças estruturais no produto, que se refletem na cinética de remoção da água. As três variedades, durante a secagem ambiental, mostram que as mu-danças de estrutura no produto não são tão acen-tuadas, permitindo quedas graduais de velocidade durante todo o processo de secagem e levando a admitir a inexistência de conteúdos críticos de umidade bem definidos. Por outro lado, na análi-se de análi-secagem a 40 e 60 0C (Fig. 27 e 28), as varie-dades Branca de Sta. Catarina e Riqueza mostram conteúdos críticos de umidade bem definidos, in-dicando que uma mudança estrutural do produto estaria influenciando os mecanismos de remoção

da água. Para a variedade Mantiqueira, na secagem a 40 0C encontramos períodos intermediários cur-tos de velocidade constante, seguidos de um longo período constante, sugerindo a possibilidade de mudanças estruturais gradativas atingindo um nível crítico semelhante às demais variedades. A 60°C, esta mesma variedade apresenta um comportamen-to comportamen-totalmente diverso das demais - Branca de Sta. Catarina e Riqueza -, inclusive, o fato de não pos-suir um conteúdo crítico de umidade bem defini-do, como aconteceu com as demais variedades.

A Fig. 29 mostra o efeito da temperatura na ve-locidade máxima de secagem para cada variedade. Concluímos que a variedade Mantiqueira é a que oferece uma maior resposta à temperatura opera-cional, seguida da variedade Riqueza. A Branca de Sta. Catarina apresenta um outro comportamento, não respondendo ao aumento de temperatura. Tais resultados ratificam o diferente comportamento das três variedades com relação às mudanças estru-turais discutidas acima.

Os efeitos dos diferentes métodos de secagem no teor de amido para cada variedade são apresen-tados nas Fig. 30, 31 e 32. Pelos resulapresen-tados das análises químicas, verifica-se que no houve dife-renças significativas no teor de amido, nos diversos níveis de secagem. As amostras da secagem am-biental apresentaram crescimento de fungos, pro-vocando uma redução dos teores de amido nas três variedades. Tal decorre do alto teor de umidade de equilíbrio final das amostras submetidas à secagem ambiental. Este problema, todavia, poderá ser re-solvido com a inclusão de pré-tratamentos com so-luções fungicidas (por exemplo, benzoato de só-dio), em proporçôes adequadas, a serem definidas em estudo mais específico. Os graus de secagem estão definidos na Tabela 2. As Fig. 33 a 35 mos-tram resultados da análise microscópica dos grânu-los de amido das diversas variedades. Observe-se a morfologia dos grãos da variedade Riqueza, que apresentam um formato diferente em relação às demais variedades. Em todos os casos não pude-mos detectar efeitos do grau de secagem na inte-gridade dos grânulos de amido.

Estes resultados permitem-nos recomendar a aplicação de técnicas de desidratação na preser-vação das variedades de mandioca estudadas, de-vendo destacar-se a variedade Mantiqueira como Pesq. agropec. bras, Brasilia, 17(4):583-597, abr. 1982.

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586 F. CHIEPPE et ai.

TABELA 2. Definição dos graus de secagem ambiental e artificial.

Teores de umidade (%) Grau de

secagem Ambiental Artificial Artificial

(25°C) (40°C) (60°C) 56.59 50-53 58-60 II 47-52 30-41 37-44 III 14-17 11-21 4-6 _o IV

-

8-10 1-2 V

-

<8 <1

a mais apropriada para desidratação, excluindo ou-tros fatores que podem influenciar sua industriali-zação.

AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seus agradecimentos aos

Professores Manoel L. Gavilanes, Lisete C. Davide e Pedro de Castro Neto, d0 Departamento de Bio-logia da ESAL, pela assistência na realização das análises microscópicas e trabalho fotográfico.

o o o Ia 1- TEMPO (H)

FIG. 2. Curvas típicas em percentagem para a secagem ambiental de mandioca (variedade Riqueza), em fatias de diversos diâmetros.

o 1< o

=

o Lii

TEMPO (II) TEMPO (H)

FId. 1. Curvas típicas em percentagem para a secagem _{FIG. 3. Curvas típicas em percentagem para a secagem}

ambiental de mandioca (variedade Branca Sta. _{ambiental de mandioca (variedade Mantiqueira),}

Catarina). em fatias de diversos diãmetros. em fatias de diversos diâmetros.

(5)

2e,o e 75 a -cc o O uJ 1-

1 tMVU III) TEMPO (H)

7, 50 Se cc a -cc O O 1- 25

SECAGEM AMBIENTAL E ARTiFICIAL 587

'5

Se » D 1 a 1

-<1

o \\\SRANCA DE STA. CATARINA

• 0- 2,7 £ D•32

"1

• O D4,S A OU4 e TEMPO lI-lI

FIG. 4. Curvas t(picas em percentagem para a secagem artificial (400C) de mandioca (variedade Bran-ca Sta. Catarina), em fatias de diversos diâmetros.

7' cc (7 -cc o O LlJ 25 TEMPO (H)

FIG. 6. Curvas típicas em percentagem para a secagem ar-tificial (40 °C) de mandioca (variedade Mantiquei-ra), em fatias de diversos diâmetros.

Ela S. Curvas típicas em percentagem para a secagem ar- FUI 7. Curvas típicas em percentagem para a secagem artificial (40 ° C) de mandioca (variedade Riqueza), tificial (60 °C) de mandioca (variedade Branca

em fatias de diversos diâmetros. Sta. Catarina), em fatias de diversos diâmetros.

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588 F. CHIEPPE etai. D o o o LII 1- 75 'o 25 1 EMI'U (II)

FIG. 8. Curvas típicas em percentagem para a secagem ar. tificíal (600C) de mandioca (variedade Riqueza), em fatias de diversos diâmetros.

7' a ,0 D o o = O LII 25 O 10 30 TEMPO (i-))

F1G. 9. Curvas típicas em percentagem para a secagem artificial (60°C) de mandioca (variedade Manti-queira), em fatias de diversos diâmetros.

Pcsq. agropec. bras., Brasília, _{17(4):583-597,}abr. 1982.

BRANCA STA.CATAAINA 125°CI

1 •I0N . aos CO o ° —1-"' 2c4- o ° 45 47 49 5,1 53 55 tY 53

supaRpitra EsPECflIcA IAfvI

Fia. 10. Quedas do teor de umidade, em funç5o da su-perfície especifica de fatias de mandioca (varie-dade Branca Sta. Catarina), em três períodos da secagem ambiental (250(C). roF 1 RIQUEZA 25°c) o ° ° •044 • 204 Aios o 3e o 1 20

r

cl 'O 4,7 49 5) 53 55 57 59

SUPERFItIE E5pEcIIcA ANI

FIG. 11. Quedas do teor de umidade, em função da su-perfície específica de fatias de mandioca (varie-dade Riqueza), em três períodos da secagem ambientai (25°C). o o o o o c o = o

5UPERFíbIE EPEcIIcA INVI

FIG. 12. Quedas do teor de umidade, em função da su-perfície específica de fatias de mandioca (varie-dade Mantiqueira) em três períodos da secagem ambientai (25°C).

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SECAGEM AMBIENTAL E ARTIFICIAL. 589

IR

BRANCA STA, CATARINA I40°CI

o

5UPERFItIE ESPECIICA IA/VI

FIG. 13. Quedas do teor de umidade, em função da su-perfície específica de fatias de mandioca (varie-dade Branca Sta. Catarina), em três períodos da secagem artificial (40°C). 70 RIQUEZA I40°CI D

•

2K 141 b A" 50 Ii 4o Z 30

=

O a lo 4,5 4? 49 5.1 43 315 5.7 5.9

SUPERFÍCIE ESPECIICA A/VI

FIG. 14. Quedas do teor do umidade, em função da su-perfície específica de fatias de mandioca (varie-dade Riqueza) em três períodos da secagem ar-tificial (40°C).

70 o MANTIQUE _{•' K}IRA 140°CI

144 o o ol Z O 1 20F

.-.----!T!

lO 01 T 4,5 47 4,9 51 53 5 5,7 5$

SUPERFItIE E5PECrËICA 1k/VI

FIO. 15. Quedas do teor de umidade em função da super-fície específica de fatias de mandioca (variedade Mantiqueira), em três períodos da secagem arti-ficial (40°C).

io BRANCASTA. CATARINA ItO°CI

•4 R b .,4 1 S .R

°

1- O 1 1 o 1 l0 0 - 43 47 49 5.1 5.3

SUPERFÍCIE ESPECIICA IA/VI

FIO. 16- Quedas do teor de umidade em função da super- fície específica de fatias de mandioca (variedade Branca Sta. Catarina), em três períodos da secagem artifificial (60°C).

RIQUEZA I60 0CI

-

SRI

•4K

o A."

2

SUPERFItIE ESPEC/VICA IA/vI

FIG. 17. Quedas do teor de umidade em função da super-fície específica de fatias de mandioca (variedade Riqueza), em três períodos da secagem artificial (60°C). 80 MANTIQUEIRA 160°CI e» 70 1 4" A" < 60 O 2 45 47 e 5.1 5,3 55 57 5.9

5UPERPItIE £5PECIICA IA/VI

FIG. 18. Quedas do teor de umidade em função da super-fície específica de fatias de mandioca (variedade Mantiqueira), em três períodos da secagem arti-ficial (600).

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r O o o o o O o o tu a O o TEMPO (H) 590 F. CHIEPPE et ai. o o 0 o o o o O o o _tu z O o TEMPO (H)

FIG. 19. Curvas t(picas em g de ãgua/g sólido para a

seca-gem de mandioca (variedade Branca Sta. Catari-na), a várias temperaturas, em escala reduzida.

FIO. 20. Curvas «picas em g de água/g sólido para a

se-cagem de mandioca (variedade Riqueza) a vá-rias temperaturas, em escala reduzida.

(9)

TEMPO (H)

o o x 'o (7 a (7 o O o o 1- z o o TEMPO (H)

Etc. 21. Curvas «picas em ₉ de água/g sólido para a se-cagem de mandioca (variedade Mantiqueira) a várias temperaturas, em escla reduzida.

o o (7 (a (i o O o o LhJ E- z O o TEMPO (H)

FIG. 23. Curvas «picas em g de água/g sólido para a se-cagem de mandioca (variedade Riqueza) a vá-rias temperaturas, em escala expandida.

o o x (1) a a ti o o o o LU z o o o o x 'o a E Ice (7 o O o o w E- - 2 O o TEMPO (H)

EIG. 22. Curvas tÇpicas em 9 de água/g sólido para a se- FIG. 24. Curvas «picas em ₉ de água/g sólido para a se-

cagem de mandioca (variedade Branca Sta. Ca- cagem de mandioca (variedade Mantiqueira) a

tarina) a várias temperaturas, em escala expan- várias temperaturas, em escala expandida. dida.

(10)

o o <7 'o oe o 2 wS o o ui4 'o ai o ai 5 o o o O -J ai > 1 o o x (3 (3 2 LU o o LU 'o La o o o o O -J La >

TEOR D'ÁGUA G/GS (xlOO)

592 F. CHIEPPE etal.

SECAGEM AMBIENTAL (25°C) O...., . tia

TEOR D'ÁGUA, G/GS (xlOO)

FIG. 25. Cinética da secagem ambiental (25°C) das di' versas variedades de mandioca estudadas, em funçâo do teor de umidade no material.

FIO. 27. Cinética da secagem artificial (40°C) das diversas variedades de mandioca estúdadas.

= (3 2 O--'. ' EMAMBiENTAL (25°C) o

o

-J ai TEMPO (H)

FIG. 26. Cinética da secagem ambientai (250C) das diver-sas variedades de mandioca estudadas, em fun-ç3o do tempo de secagem.

o o 3< "3 o 2 ai o « o ai o, LU o uJ o « O o O -J ai >

TEOR D'ÁGUA G/GS (xlOO)

FIG. 28, Cinética da secagem artificial (60°C) das diversas variedades de mandioca estudadas.

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SECAGEM AMJ3IENTAL E ARTIFICIAL 593

r

ai

C 1 0 ORANCA sIh CATARINA O URIQUEZA uJ 1 30F uJ 1 o 020- o JIQUcIRA uJ i >1 30 30 40 5) 63 TEMPERATURA (°C)

FIG. 29. Variação da velocidad( máxima de secagem em função da temperatura de processo para as di-versas variedades de mandioca estudadas.

40°C O 1 o o _o 2 o = o 1 2 VI m r GRAU DE SECAGEM

FIG. 31. Variações do teDr de amido durante a secagem artificial (40 °C) das variedades sob estudo.

60°C AMBIENTE (25°C) _flesn* 01 o o o 2 c o o o o o 5 4 "à o = o "à GRAU DE SECAGEM — r - — GRAU DE SECAGEM crescimento de fungos

FIG. 30. Variações do teor de amido durante a secagem ambientai das variedades sob estudo.

FIG. 32. Variações do teor de amido durante a secagem artificial (60°C) das variedades sob estudo. (Amostra da variedade Branca de Sta. Catarina no grau da secagem V perdida durante o en-saio).

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594 F. CHIEPPE et ai.

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EIG. 34. Fotomicrograf ias (400x) de amido de mandioca (variedade Riqueza). A Controle. B Secagem Ambiental. C Secagem 40°C. D Secagem 60°C.

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596 F. CHIEPPE et ai. - ,0 / •jJ 1 4 ', , •1

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FIG. 35. Fotomicrograf ias (400x) de amido de mandioca (variedade Mantiqueira). A Controle. B Secagem Ambien-tal. C Secagem 40°C. D Secagem 60°C.

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