UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
DESIDRATAÇÃO DE LARANJA EM DIFERENTES CORTES
E TEMPERATURAS
VICTOR CASTILHO DE OLIVEIRA
SINOP
MATO GROSSO – BRASIL 2017
VICTOR CASTILHO DE OLIVEIRA
DESIDRATAÇÃO DE LARANJA EM DIFERENTES CORTES
E TEMPERATURAS
Orientadora: Profª Drª Solenir Ruffato
Co-orientador: Eng
oAgric. Mario Sergio Garutti de Oliveira
Trabalho de Curso apresentado à
Universidade Federal de Mato Grosso -
UFMT - Campus Universitário de Sinop,
como parte das exigências para
obtenção do título de Engenheiro
Agrícola.
SINOP 2017
1. Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
2. Permitida a reprodução parcial, desde que citada a fonte. C352d Castilho de Oliveira, Victor.
Desidratação de laranja em diferentes cortes e temperaturas / Victor Castilho de Oliveira. -- 2017
34 f. ; 30 cm.
Orientador: Solenir Ruffato.
Co-orientador: Mario Sergio Garutti de Oliveira.
TCC (graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais, Sinop, 2017.
Inclui bibliografia.
1. Citrus sinensis. 2. cinética de desidratação. 3. qualidade. I. Título.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
COMISSÃO DE TRABALHO DE CURSO
,
TERMO DE APROVAÇÃO DE TC
TÍTULO DO TRABALHO:
Desidratação de laranja em diferentes cortes e
temperaturas.
ACADÊMICO: Victor Castilho de Oliveira ORIENTADORA: Profa Dra Solenir Ruffato
CO-ORIENTADOR: Eng. Agr. Mario Sergio Garutti de Oliveira
APROVADO PELA COMISSÃO EXAMINADORA:
Profa Dra Solenir Ruffato
Orientadora
Eng. Agr. Mario Sergio Garutti de Oliveira Co-orientador
Msc. Harumi Silva Kawatake Membro
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus amigos e familiares, pela compreensão de cada momento que estive ausente.
Agradeço a minha mãe Rosana Castilho, ao meu pai André Zarur de Oliveira e a minha irmã Yasmine Castilho de Oliveira pela confiança, apoio, incentivos e amor que me foi dado, sempre do meu lado, no meu caminho e nas minhas decisões, e que mesmo distantes durante o período de graduação, garantiram suporte, confiança e orações.
À minha querida avó, pelo exemplo de vida e alegria.
Agradeço a Profa Dra. Solenir Ruffato pela oportunidade concedida com a orientação,
pela amizade e ensinamentos e a tranquilidade transmitida.
Agradeço ao Engenheiro Agrícola e Ambiental Mario Sergio Garutti de Oliveira, pela valiosa co-orientação na realização deste trabalho e pelo inestimável auxílio na execução análises estatísticas, pelos ensinamentos e sugestões.
Agradeço aos meus amigos pela ajuda prestada em importantes etapas do experimento, sem as quais, não seria possível a realização deste trabalho e que sempre estiveram comigo na minha graduação me amparando de todas as formas possíveis.
A todos aqueles que, de uma forma ou de outra, contribuíram para tornar este momento possível, por meio de conselhos, palavras amigas e momentos de sabedoria, fica aqui a minha gratidão.
SUMÁRIO
RESUMO 7
ABSTRACT 8
INTRODUÇÃO ... 9
1. REVISÃO DE LITERATURA ...11
1.1 Produção e exportação de laranja ...11
1.2 Morfologia, composição e parâmetros qualitativos da laranja ...13
1.3 Métodos de Desidratação ...14
1.4 Curvas de secagem ou desidratação ...16
2. MATERIAL E MÉTODOS ...17
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...21
4. CONCLUSÕES ...30
RESUMO
A desidratação de frutas é um importante método de conservação, tornando-as mais resistentes principalmente a deteriorações provocadas por microrganismos. Objetivou-se com o presente estudo realizar a desidratação de laranja-pera (Citrus sinensis), em diferentes cortes e temperaturas, com a finalidade de verificar a influência do processo sobre a qualidade físico-química, bem como determinar a cinética de desidratação. O experimento foi realizado em delineamento experimental em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 3 (3 tipos de corte: fatia com mesocarpo; fatia sem mesocarpo; e gomo; e 3 temperaturas de desidratação: 45, 65 e 85 ºC) em 6 repetições. Os gomos ou fatias da laranja foram dispostos em bandejas de alumínio, sendo alocados 6 gomos ou 4 fatias em cada bandeja, constituindo a unidade experimental. A desidratação foi realizada em estufa com circulação forçada de ar, com acompanhamento da desidratação por meio da perda de massa de água. Das laranjas in natura e desidratadas foram avaliados o teor de água, sólidos solúveis totais (°Brix), pH e cor. Para todos os cortes de laranja submetidos à desidratação na temperatura de 85 ºC observou-se tempo médio de 12 h, e a 65 ºC, de 21 h. Na temperatura de 45 ºC, o tempo variou entre cortes, com média de 79 h para a laranja em gomo e, 52 h para as laranjas em fatias. Aos dados observados de perda de água em função do tempo, o modelo de melhor ajuste foi o não linear de perfil exponencial de dois termos. O pH das amostras não apresentou grande variação em relação ao produto in natura, contudo observou-se redução da quantidade de sólidos solúveis totais – SST assim diminuindo o conteúdo de açúcar. No que se refere a cor, observou-se aumento da coordenada a* e do ângulo Hue e, redução da coordenada b*. Não foi registrado escurecimento das amostras em função do processo de desidratação.
ABSTRACT
Dehydration of fruits is an important method of preservation, making them more resistant, especially to deteriorations caused by microorganisms. The objective of this study was to perform orange-pear (Citrus sinensis) dehydration, in different cuts and temperatures, in order to verify the influence of the process on the physical-chemical quality, as well as to determine the kinetics of dehydration. The experiment was carried out in a randomized block design in a 3 x 3 factorial scheme (3 cutting types: slice with mesocarp, slice without mesocarp, and orange wedges, in 3 dehydration temperatures: 45, 65 and 85 ºC) in 6 repetition. The orange wedges and orange slices were organized in aluminum trays, in 6 orange wedges and 4 slices were placed in each tray, constituting the experimental unit. Dehydration was carried out in stove with forced circulation of air, followed by dehydration through the loss of water mass. The in natura or dehydrated oranges were evaluated for moisture content, total soluble solids (°Brix), pH and color. For all cuts of orange subjected to dehydration at 85 °C, the average time of 12 h was observed, and at 65 °C, 21 h. At 45 ºC, the time varied between cuts, averaging 79 h for the orange in orange wedge and 52 h for the oranges in slices. For the observed data of water loss as a function of time, the best fit model was the nonlinear exponential profile of two terms. The pH of the samples did not show great variation in relation to the in natura product, however a reduction of the amount of total soluble solids - SST was observed, thus reducing the sugar content. Regarding color, we observed an increase of the coordinate a * and the angle Hue, and a reduction of the coordinate b *. No darkening of the samples was recorded due to the dehydration process.
INTRODUÇÃO
A laranja representa importante papel no setor de fruticultura nacional e mundial. Com produção superior a 15 milhões de toneladas em 2016, confirmando a posição de destaque do Brasil como maior produtor mundial (IBGE, 2016). Apesar da grande produção em 2016, foi constatada queda na produção quando comparada a 2013, com mais de 17 milhões de toneladas. Apesar da grande produção brasileira, os Estados Unidos da América possuem maior produtividade, sendo de 30,53 t ha-1 comparada 24,99 t ha-1 do Brasil (FAO,
2013). Na safra 2013 a região sudeste teve a maior produção com 13,9 milhões de toneladas. A região Centro-Oeste produziu aproximadamente 152 mil toneladas, sendo 4,4 mil toneladas no Estado de Mato Grosso (IBGE, 2016).
O clima brasileiro é propicio à produção de frutas, entretanto, devido a ocorrência de elevadas temperaturas e umidades relativas, grande parte do país, apresenta condições desfavoráveis a conservação de produtos perecíveis, acarretando grandes perdas na pós-colheita, cerca de 30% da produção total (MARQUES, 2008).
Segundo Batalha e Buainain (2007) tem ocorrido significativo avanço em tecnologias de pós-colheita de frutas por conta de pesquisas feitas por universidades e pela Embrapa, que visam reduzir perdas e aumentar o tempo de prateleira de alimentos perecíveis em função de melhores condições de transporte, técnicas de armazenamento, tecnologia de embalagens, processamento, entre outros.
Das técnicas de processamento comumente utilizadas, a desidratação artificial tem-se mostrado promissora. Esta por sua vez compreende o processo de retirada da água do alimento através do aumento da temperatura do ar de secagem. o controle da umidade do ar também influencia na eficiência da desidratação. A desidratação ocorre devido ao aquecimento da superfície do alimento, promovendo a vaporização da água e criando um gradiente de umidade que por sua vez promove a movimentação da água do interior do alimento para a sua superfície. Dentre as vantagens da desidratação artificial tem-se a independência desta em relação aos aspectos ambientais naturais, favorecendo a redução do tempo de processamento além da qualidade superior do produto final (GONÇAVES; BLUME, 2008).
Por conta da resistência dos consumidores ao uso e consumo de conservantes químicos, e pela grande procura e popularidade de produtos desidratados de rápido preparo e de grande qualidade, a indústria de alimentos desidratados representa um setor importante e promissor na indústria alimentícia (RAMOS et al., 2008).
Esse nicho de mercado é considerado bastante difundido em países desenvolvidos. No Brasil o consumo de frutas desidratadas ainda é considerado baixo devido ao preço elevado e poucos pontos de venda, tornando o produto restrito a classes sociais com maior
renda, no entanto, apesar das dificuldades, o mercado de frutas secas encontra-se em franca expansão, devido ao empenho de membros participantes da cadeia produtiva (SPERS, 2008).
Diante dessas considerações, este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o processo de desidratação artificial de laranja-pera (Citrus sinensis), em diferentes cortes e temperaturas. Especificamente objetivou-se: 1) determinar o efeito da temperatura sobre a cinética de desidratação; 2) descrever o processo de desidratação pela modelagem matemática; 3) caracterizar qualitativamente o produto em função do processo de desidratação em diferentes temperaturas.
1. REVISÃO DE LITERATURA
1.1 Produção e exportação de laranja
Segundo Fernandes (2010), a origem da laranja ainda é desconhecida, mas acredita-se que seja originária do Leste asiático, cerca de 2.000 anos a.C., sendo primeiramente levada para o Norte da África e Sul da Europa, em meados da idade média.
No Brasil, a laranjeira foi trazida pelos colonizadores portugueses em meados de 1.500, época da chegada das primeiras embarcações lusitanas em território brasileiro. A importação para o Brasil foi estimulada principalmente pelo fato de ser considerada um antídoto do escorbuto, doença da época. Sua adaptação fora tão intensa que chegaram a confundi-la como planta nativa, tal adaptação originou uma variedade da espécie conhecida como laranja Bahia, baiana ou de umbigo (FERNANDES, 2010).
A laranja faz parte de um sistema de produção de frutíferas denominadas de citros. Atualmente o Brasil apresenta-se como maior produtor de citros mundial, sendo o maior exportador de suco concentrado de laranja, principal produto do complexo agroindustrial da citricultura brasileira. Dentre as espécies de frutíferas a laranja é tida como a mais importante para a economia do segmento (FERNANDES, 2010; COSTA et al., 2012).
O mercado nacional consome prioritariamente a laranja in natura, sendo o consumo de frutas desidratadas de pouca prevalência, no entanto, o mercado externo é considerado como principal consumidor e responsável pelo aumento da produção da laranja desidratada (TEIXEIRA et al., 2004; PEREZ; SANTOS, 2014),
De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2017), a produção de laranja in natura no Brasil na safra 2016/17 apresentou uma redução de produção, produzindo em torno de 14,6 milhões de toneladas, uma redução em relação à safra passada de 8,3%. Esse cenário é compreendido dado ao fato da redução da área plantada -0,06% e principalmente devido à queda na produtividade (-7,7%), a qual pode ser atribuída a modificações dos fatores climáticos, os quais inferem diretamente sobre a produção.
Na safra 2015/16 também foi observada queda de produção. De acordo com Franco (2016) as alterações no clima, ocasionadas pelo fenômeno El Niño, afetaram a produção em diversas regiões. As altas temperaturas prejudicaram os frutos em
desenvolvimento nos pomares e, posteriormente, não ocorreram novas floradas devido ao déficit hídrico.
A região Sudeste é destaque na produção de laranja, sendo responsável por 79,2 % de toda produção nacional do fruto. Só o estado de São Paulo é responsável por 72,8% da produção total (IBGE, 2017). Os estados de São Paulo e Minas Gerais, denominados de cinturão citrícola, possuem boa topografia, solo adequado, com terras férteis, clima favorável, mão-de-obra qualificada e disponibilidade de insumos, que os tornam destaques em produção. Além disso, são encontrados nessas regiões vários institutos de pesquisa destinados a pesquisa e difusão de tecnologias, a fim de prevenir e combater doenças da cultura laranja e melhorar a qualidade das frutas (FRANCO, 2016).
A produção mundial de laranja ultrapassa 59 milhões de toneladas, sendo o Brasil responsável por aproximadamente 30% deste volume. A produção em alta escala e o baixo custo de processamento possibilitou que o Brasil se tornasse o maior produtor e exportador de suco de laranja do mundo, produzindo cerca de 60% da produção mundial de suco de laranja. No ano de 2016, o Brasil exportou 477,4 mil toneladas de suco de laranja congelado e concentrado, 1,3 milhões de toneladas de suco não concentrado, pronto para beber (CONAB,2017; MENDES et al., 2013; NEVES et al., 2010; FRANCO, 2016).
Devido a laranja in natura ser a principal matéria-prima dos produtos exportados, principalmente o concentrado e sucos, o Brasil e os Estados Unidos se apresentam como principais produtores. Neste cenário a laranja brasileira possui maior destaque tendo em vista que esta é menos ácida, o que favorece e melhora a qualidade de seus derivados (OLIVEIRA et al., 2009; FRANCO, 2016).
O Brasil se tornou o maior exportador de suco de laranja desde os anos 2000, com oscilações no volume de exportação, mas mantendo certa regularidade. O suco de laranja é configurado um produto bastante importante para o PIB (produto interno bruto). Mesmo sendo o maior produtor de suco de laranja, o mercado nacional consome (OLIVEIRA et al., 2009).
Segundo informações publicadas por CITRUS (2017), a exportação de sucos de laranja nos últimos anos para a União Europeia vem sofrendo uma redução significativa, tal fato se deve a preferência do mercado consumidor por néctar de laranja, ao invés de suco de laranja, essa preferência se deve à grande influência sobre a qualidade e segurança alimentar do produto. A diferença, basicamente, se dá em sua composição em que no néctar há adição de açúcar em proporções mínimas de 50% em sua composição, enquanto o suco de laranja possui apenas 30% de suco de laranja efetivamente.
De acordo com Costa et al. (2012) nos últimos anos o suco de laranja brasileiro vem apresentando elevados níveis de barreiras comerciais, principalmente devido a políticas impostas pelos Estudos Unidos e blocos econômicos. Tal problemática conduz a uma redução na competitividade não apenas nos mercados desses países, mas também em outros países como Japão, Canadá, França, Inglaterra, Coreia, países baixos (Holanda) e Alemanha.
De maneira geral, o cenário mundial da produção de laranja é reportado em estudos conduzidos pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (United States Department of Agriculture – USDA), em que estima um aumento para a safra de 2017 de 5,39% na produção mundial de laranjas frescas, dando margem ao aumento principalmente dos seus produtos processados, o qual se estima um aumento de 15,87% em relação ao ano anterior (USDA, 2017).
1.2 Morfologia, composição e parâmetros qualitativos da laranja
A laranja é caracterizada morfologicamente como um fruto globoso, predominantemente de formato redondo, com coloração que variam entre verde a laranja, sua casca possui óleos com odor característico, a poupa é amarelada ou alaranjada a depender da variedade. Sua frutificação ocorre ao longo de todo o ano, no entanto é mais intensa entre setembro e abril (AGUENA, 2017).
O fruto da laranja é classificado como carnoso hesperídeo (tipo baga), indeiscente, com mesocarpo esponjoso, endocarpo compacto, lóculos cheio de pelos secretores (bolsas cheias de suco), epicarpo compacto com glândulas de óleo (FAEP, 2017).
Figura 1. Morfologia da Laranja Fonte: (FAEP, 2017).
Em relação à composição química da laranja-pera, tem-se a cada 100 g do fruto in natura: 87,1% de umidade, 45 Kcal de energia, 1,0 g de proteína, 0,1 g de lipídeos, 11,5 g de carboidratos, 1,1 g de fibras, 0,4 g de minerais e 53,7 mg de vitamina C. Segundo esta mesma tabela, a composição química do fruto varia de acordo com variedade de laranja (TACO, 2011).
Os processos de beneficiamento da laranja, como a desidratação tende a modificar os aspectos químicos e físicos da mesma, dado ao fato da perda de água alterar importantes características da laranja. Rodrigues et al. (2008), afirmam que a desidratação previne contra modificações indesejáveis de cores do fruto, aroma, textura e sabor, que tendem a se degradarem durante o armazenamento do fruto.
Nesse sentido, Mendes et al. (2013), trabalhando com as condições para desidratação osmótica de laranjas e propriedades funcionais do produto, não identificaram alterações no pH de laranjas in natura e desidratada osmoticamente, que apresentaram valores de 3,9 e 3,7, respectivamente. Os autores observaram ainda redução significativa nos teores de vitamina C e Carotenoides nas amostras desidratas em relação as amostras in natura. Para a colorimetria da laranja estes mesmo autores não observaram diferenças para a coordenada L* (luminosidade), entretanto para a coordenada a* e índice de saturação observaram maior intensidade na amostra de laranja desidratadas, o que leva a considerar que elas apresentaram cores mais fortes em virtude do aumento na concentração de sólidos, quando comparado com os demais tratamentos. As amostras de laranja seca e, desidratada osmoticamente com desidratação subsequente, apresentaram maiores valores de ângulo de Hue e b* em comparação com a laranja in natura.
Outra importante caracterização qualitativa da laranja pode ser dada a partir da determinação da quantidade de sólidos solúveis que estão presentes no fruto, estes são caracterizados como compostos orgânicos como açúcares solúveis e ácidos orgânicos e se encontram dissolvidos na porção líquida. Via de regra, são medidos a partir de refratômetros manuais dos quais requerem aproximadamente 3 ml de suco para realizar a leitura, podendo variar de 0 a 70º Brix (SOUZA, 2009).
1.3 Métodos de Desidratação
Segundo Borges et al. (2008), a desidratação consiste em uma das técnicas mais antigas de conservação de alimentos, a qual é utilizada para retirar água do interior do produto, a fim de reduzir a perecebilidade.
Conforme Meloni (2003) a desidratação é tida como um processo de vaporização ao qual resulta na transferência de calor e massa de um corpo para o meio
em que este está inserido. Para que ocorra a desidratação dois fatores são considerados importantes, a presença do calor para promover a vaporização e um mecanismo responsável pelo transporte desse vapor da superfície do produto a ser desidratado.
Logo, o processo de secagem pode ser realizado por meio de três maneiras de condução de calor: i) convecção a qual é tida como a mais usual nos mecanismos comerciais de secagem de frutos, onde o fluxo de ar aquecido entra em contato com a superfície favorecendo a evaporação da água presente nesta. ii) condução, em que o calor é transferido para outra superfície diretamente em contato com o objeto que será desidratado e, iii) radiação, na qual ocorre a transferência de energia da matéria para o meio em que esta está inserida (MILONI, 2003).
De acordo com Oliveira (2014), diversos alimentos passam pelo processo de desidratação com o objetivo de conservação por um tempo maior, entretanto, existem alguns produtos em que se utiliza a desidratação como forma de refinar o sabor do fruto, agregando valor ao produto final, como o tomate. As técnicas de desidratação vêm sendo constantemente estudadas e aperfeiçoadas com a finalidade de dar maior qualidade ao produto e otimizar o tempo de processamento.
Silva et al. (2015), destacam que a desidratação consiste em um método que aumenta a vida útil do produto, reduzindo a degradação enzimática e oxidativa, impossibilitando ainda a colonização de agentes microbiológicos. E ainda, devido à perda de grande parte da água, ocorre a concentração de nutrientes, assim, alimentos desidratados tendem a possuir maior valor nutricional, além de facilitar o transporte e armazenagem pela redução do peso.
Em processos de desidratação a umidade dos produtos é reduzida até atingir níveis em torno de 10 a 15% b.u., possibilitando a redução da atividade dos microrganismos presentes, contribuindo para a manutenção qualitativa. A Agência de Vigilância Sanitária, ANVISA, limita em 25% b.u. o teor de água em alimentos estocados (OLIVEIRA, 2014).
Cornejo et al. (2003) ponderam haver diferenças no processo de secagem natural dos alimentos e na desidratação artificial, em que durante o processo de secagem natural o fruto fica exposto por longos períodos a temperaturas menos elevadas, radiação, ventos moderados e baixa umidade relativa do ar. No processo de desidratação artificial implica no uso de equipamentos que condicionam o ambiente (temperatura, umidade relativa, e velocidade do ar), expondo o alimento a um período mais reduzido. Esse método é usualmente mais seguro, devido a redução do tempo de exposição, o que melhora principalmente as condições microbiológicas do produto.
1.4 Curvas de secagem ou desidratação
Curvas de desidratação, de acordo com Oliveira (2014), possuem uma dinâmica que depende de vários fatores, principalmente aos relacionados às condições físicas do produto, o qual pode oferecer resistência a desidratação devido a aspectos estruturais. Além deste, a capacidade do ar em retirar a água presente no material exposto à desidratação também depende de condições intrínsecas ao mesmo.
Segundo Park et al. (2001) curvas de secagem são influenciadas não apenas pelos aspectos físicos do produto, mas são altamente dependentes de variáveis como tempo de exposição, e variação de temperatura em relação ao tempo.
De acordo com Porciuncula (2010), os processos de secagem podem ser divididos em 3 etapas, a primeira, a qual é tida como fase de secagem imediatamente após o acondicionamento do produto em ambiente para secagem, consiste em um período em que a taxa de desidratação é alta, esse fenômeno é explicado pela diferença entre as temperaturas do produto em desidratação e a temperatura do ambiente que se eleva rapidamente, favorecendo a troca de massa. A segunda etapa denominada de período de secagem, a transferência de massa torna-se constante, uma vez que a umidade interna do produto em desidratação é transportada para a superfície na mesma intensidade em que ocorre a evaporação da superfície. Segundo Barbosa-Canovas (2000), a terceira etapa de secagem é denominada de período decrescente, nesta a movimentação da água ocorre por diferentes mecanismos, por difusão, seguindo o gradiente de concentração, por difusão do vapor devido a gradientes de pressão parcial de vapor e movimentação do liquido por forças capilares.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Este estudo foi desenvolvido no laboratório de Pós-Colheita na Universidade Federal de Mato Grosso, Campus de Sinop.
Como matéria prima, foi utilizada laranja-pera (Citrus sinensis) adquirida no comércio local. O critério estabelecido para aquisição das laranjas foi à procedência de um mesmo lote, visando a uniformidade do produto. E ainda, os frutos foram padronizados de acordo com suas características físicas (tamanho e cor), bem como de acordo com seu status sanitário, macroscopicamente isenta de defeitos e incidência de microrganismos.
Foi utilizado o delineamento experimental em blocos casualizados, em esquema fatorial 3 x 3 (três tipos de corte – i) fatia com mesocarpo; ii) fatia sem mesocarpo; e iii) endocarpo - gomos e, três temperaturas de desidratação i) 45 ºC, ii) 65 ºC e iii) 85 ºC), totalizando 9 tratamentos, com 6 repetições. Os cortes de laranja foram dispostos em bandejas alumínio, sendo distribuídos 6 gomos ou 4 fatias de cada, conforme o tratamento, constituindo as unidades experimentais.
Inicialmente foi feita a higienização dos frutos in natura em água corrente na temperatura ambiente e, sequencialmente, os frutos foram imersos em uma solução de água com hipoclorito de sódio na concentração de 2,5%, por 15 minutos.
Antes do processo de desidratação, e após este, foram realizadas análises qualitativas das amostras, a saber:
a) Teor de água: a determinação da umidade inicial dos frutos de laranja usados no experimento foi realizada em estufa com circulação forçada de ar na temperatura de 105 °C, até peso constante.
𝑈𝑖 =P1−P2
P1−P3∗ 100 (Eq. 1)
Em que:
Ui = umidade inicial, % b.u. P1 = peso inicial da amostra. g P2 = peso final, g
P3 = peso do recipiente, g
Com o valor da umidade inicial pode-se calcular o desconto de massa de água (Eq. 2) para cálculo do peso final das amostras para que atingisse o teor de água estabelecido em 20% b.u. + 3 (0,26 decimal b.s. + 0,5). O teor de água foi pré-estabelecido neste valor de forma a atender ao limite de 25% b.u. para alimentos
estocados conforme recomendação da Agência de Vigilância Sanitária, ANVISA, (OLIVEIRA, 2014).
𝐷𝑈 = Pi(100−Uf)(Ui−Uf) (Eq. 2) Em que:
DU = desconto de massa de água, g Pi = peso inicial da amostra , g Ui = umidade inicial, %b.u. Uf = umidade final, %b.u.
b) Cor: para análise de cor foi utilizado um colorímetro Minolta CR-400, no sistema CIELab, previamente calibrado em superfície branca, programado para realizar a leitura em escala cartesiana dos parâmetros de claridade ou brilho, e sendo obtidas as coordenadas L*, a*, b*, que de acordo com informações apresentadas por CIELAB (1976), significam, respectivamente, luminosidade, que varia de 0 (zero) a 100 (preto/branco); intensidade de vermelho/verde (+/-); intensidade de amarelo/azul (+/-).
Por meio das coordenadas L*, a* e b* foi calculado a intensidade (croma) e a tonalidade (ângulo Hue) da coloração. No caso do croma valores próximos a zero indicam cores neutras e, quanto mais próximos a 60 significa cores vívidas. O ângulo Hue é a tonalidade (sendo zero = vermelho, 90 = amarelo, 180 = verde e 270 = azul). A leitura das coordenadas foi realizada em 3 (três) repetições por amostra (in natura ou desidratada).
Por relações entre as coordenadas (L, a* e b*) estabelecidas por Palou et al. (1999) foram determinadas a tonalidade (ângulo Hue), a saturação (Croma) e o Índice de Escurecimento (IE) das amostras, conforme descrito a seguir:
Ângulo Hue = arc tang(b*a*) (Eq. 3)
Croma = √(a*2+b*2) (Eq. 4)
IE = 100×(x−0,31)
0,172 (Eq. 5)
X = (a
∗+1,75∗L∗)
c) pH: a determinação do pH das amostras foi realizada utilizando-se um pHmetro digital de bancada, sendo feitas 3 repetições por amostra
d) Sólidos Solúveis Totais (°Brix): foi obtido por meio de um refratômetro de escala, em três repetições.
Para a determinação do pH e sólidos solúveis totais (°Brix), as amostras in natura e desidratadas foram trituradas em um liquidificador até obtenção de uma mistura homogênea.
e) Desidratação: Após o processo de higienização e avaliações qualitativas iniciais, as laranjas foram descascadas. Em seguida foram preparados os diferentes cortes que constituíram os tratamentos deste trabalho.
As fatias de laranja com e sem mesocarpo foram cortadas com auxílio de uma faca inox, em espessuras de 1,0 (um) centímetro; os gomos (endocarpo) foram separados sendo extraídos o epicarpo e o mesocarpo.
As fatias de laranja com e sem mesocarpo foram distribuídas em 4 (quatro) unidades em cada bandeja, e os gomos (endocarpo) com 6 (seis) unidades, sendo utilizadas 6 (seis) bandejas para cada corte constituindo a unidade amostral (Figura 2).
Figura 2. Unidades amostrais para o processo de desidratação de laranjas (fatias e gomos).
OLIVEIRA (2016).
A desidratação foi realizada em estufa com circulação forçada de ar em três temperaturas, 85, 65 e 45 ºC, com velocidade do ar de desidratação de 0,4 m s-1.
Na desidratação a 85 °C procedeu-se o acompanhamento da perda de massa em períodos distintos, a saber: amostras em gomo, a pesagem foi realizada a cada 2 horas e, as fatias com e sem mesocarpo, a cada 1 hora.
A 65 °C, todas as amostras foram pesadas em intervalos de 2 horas. A 45 °C o intervalo entre pesagens foi de 3 horas.
A partir dos dados observados no processo de desidratação das amostras de laranja foram construídas curvas, pela relação do teor de água em função do tempo.
Às curvas de desidratação foram ajustadas a modelos matemáticos exponenciais por meio do software Statistica (CALADO, 2003), a fim de descrever o processo. Para tanto, foram analisados o coeficiente de determinação (R²), que varia de 0 (zero) a 1 (um), para determinar o ajuste do modelo aos dados, sendo que 1 demonstra um bom ajuste. Além disso, o modelo também foi analisado em razão do erro médio estimado (SE) e do erro médio relativo (P).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
As amostras utilizadas em cada tratamento apresentaram umidade inicial de 90% b.u., sendo expostas aos tratamentos de desidratação até atingirem o teor de água de 20% b.u. + 3 (0,26 decimal b.s. + 0,5). Para melhor ajuste dos dados ao modelo proposto, o teor de água foi expresso em base seca (decimal b.s.).
Aos dados de desidratação observados foram ajustados ao modelo de regressão não linear do perfil exponencial de dois termos, considerando a perda de água em função do tempo durante a desidratação. As estimativas apresentaram valores semelhantes aos reais observados (Figuras 3, 4 e 5).
Para o modelo não linear do perfil exponencial de dois termos (Eq. 7) foram obtidos os parâmetros “a e b” e coeficiente de determinação (Tabela 1).
𝑈= 𝑎∗𝑒−𝑏∗𝑡 Eq. 7
Em que:
- a e b são constantes do modelo;
- t é o tempo de desidratação (h).
Os valores de R² obtidos a partir da regressão não linear, para todos os tratamentos e amostras encontram-se próximos de 1,0 (Tabela 1) demonstrando ótimo ajuste do modelo exponencial aos dados encontrados, entretanto, somente valores de R² não conseguem determinar se o modelo representa adequadamente os dados, necessitando assim, dos valores de SE (erro médio estimado) e P (erro médio relativo). No ajuste, os valores de erro médio relativo e erro médio estimado se mostraram menores do que 1 e 15 %, respectivamente. Sendo que os valores estatísticos referentes aos parâmetros (a e b) não se mostraram significativos a 10 % de probabilidade pelo teste F.
Tabela 1. Valores dos parâmetros de regressão não linear para laranja desidratada em diferentes temperaturas e cortes.
Parâmetros do Modelo Exponencial de dois termos
Temperatura Gomo (endocarpo)
A b R2*
45 °C 8,767 0,075 0,982
65 °C 8,800 0,275 0,988
85 °C 9,331 0,304 0,994
45 °C 8,987 0,136 0,980
65 °C 9,124 0,255 0,986
85 °C 9,074 0,429 0,995
Fatia com Mesocarpo
45 °C 8,549 0,158 0,965
65 °C 9,080 0,226 0,993
85 °C 8,979 0,482 0,999
Em que: R2 - coeficiente de determinação; a e b - constantes do modelo.
Observa-se das Figuras 3, 4 e 5 (curvas de desidratação dos diferentes tratamentos – gomo (endocarpo), com e sem mesocarpo) que os valores estimados se assemelham aos dados experimentais observados.
Para a redução do teor de água em função do tempo na desidratação dos gomos de laranja submetidos a diferentes temperaturas de desidratação verifica-se efeito não linear (Figura 3).
Figura 3. Dados observados e estimados pelo modelo de regressão não linear exponencial de
dois termos para gomos (endocarpo) de laranja-pera, durante o processo de desidratação.
A desidratação dos gomos a 85 ºC mostrou-se mais eficiente em relação ao tempo, em que a redução do teor de água para o valor predefinido de 20% b.u. + 3 (0,26 decimal b.s. + 0,5), em um período de aproximadamente 14 horas. A 65 ºC foram necessárias 21 h, e a 45 ºC, 79 h, representando um tempo, respectivamente, 1,5 e 5,6 vezes maior que a 85 ºC. Estes resultados estão de acordo com o relatado por Fiorentin et al. (2010) que utilizaram as temperaturas de 33, 55, 66 e 93 ºC, para determinar a
cinética e isotermas de desidratação de bagaço de laranja. Os autores consideraram que o aumento da temperatura de secagem acelera o processo, fazendo com que a amostra sofra redução de umidade mais rapidamente no início da secagem, requerendo menor tempo para finalização do processo.
Com base nessas informações é possível inferir que em temperaturas mais elevadas a redução do teor de água de gomos de laranja ocorre de forma mais acelerada, enquanto que em temperaturas menores tendem a manter-se em constante decréscimo até que seja alcançada a estabilidade do teor de água.
Na desidratação da laranja em fatia com mesocarpo, o tempo para finalização do processo foi de 10, 20 e 50 h, para as temperaturas de 85, 65 e 45 ºC respectivamente (figura 4). Assim como para a laranja em gomo, houve aumento expressivo no tempo de desidratação da laranja em fatia com mesocarpo quando desidratada a 45 e 65 ºC, na ordem de 5 e 2 vezes, respectivamente, maior que a 85 ºC.
Figura 4. Dados observados e estimados pelo modelo de regressão não linear exponencial de
dois termos para fatias COM mesocarpo de laranja-pera, durante o processo de desidratação.
Pode-se observar uma mesma tendência entre as curvas de desidratação da laranja em gomos (Figura 3) e fatias com mesocarpo (Figura 4) entretanto, há uma redução no tempo necessário para finalização do processo, em que a utilização de fatias apresentou-se mais otimizada, demandando menor tempo para finalização de desidratação. Esse comportamento pode ser explicado principalmente devido à apresentação física de cada uma das amostras, em que a fatia apresenta uma maior
área de superfície de contato comparada ao gomo, o que facilita a convecção e oportuniza ainda mais a perda de massa de água.
Além disso, Batista et al. (2014), estudando a curva de secagem de três variedades de banana (prata anã, caipira e pacovan ken), expostas a secagem convectiva a 65 ºC e velocidade do ar de 1,6 m s-1, identificaram diferentes tempos de
desidratação das amostras para obtenção umidade final próximo a 20%b.u. Estes atribuíram a diferença de tempo de desidratação ao diâmetro do endocarpo das bananas, do mesmo modo, pode-se observar no presente estudo que essa característica pode também justificar os maiores tempos para desidratação dos gomos de laranja, onde a altura do gomo (na posição de repouso) era maior que das fatias de 1,0 cm.
Na avaliação do processo de desidratação da laranja sem o mesocarpo, em diferentes temperaturas (Figura 5) verifica-se que a desidratação das amostras submetidas a 85 ºC apresentaram redução abrupta da umidade, demandando apenas 12 h. O tratamento com 65 ºC apresentou necessidade de tempo de exposição de 21 h, e a 45 ºC foram gastos 54 h (1,75 e 4,5 vezes maior que a 85 ºC, respectivamente).
Figura 5. Dados observados e estimados pelo modelo de regressão não linear exponencial de
dois termos para fatias SEM mesocarpo de laranja-pera, durante o processo de desidratação.
Observa-se que apesar das diferenças existentes entre o tempo necessário para desidratação das amostras submetidas a diferentes temperaturas, há um perfil
relacionado à cinética de desidratação das amostras, em que em um primeiro momento há a ocorrência mais intensa da perda de água no produto, seguida de uma desidratação mais uniforme, e por fim uma tendência de estabilização.
Essa tendência foi relatada por Lourenço e Finzer (2013), em que trabalhando com secagem parcial de tomate-cereja em secador de bandejas a 67,6 ºC, observaram haver três fases de desidratação, cada uma delas podendo ser consideradas com taxas constantes de desidratação, em que os pontos experimentais se ajustam em uma linha reta, demonstrando uma constância de taxa de difusão de água para o meio.
Em estudos conduzidos por Ribeiro (2016), trabalhando com a desidratação de berinjelas em diferentes temperaturas (45, 65 e 85 ºC) foi constatado que a medida em que se eleva a temperatura de desidratação, menor é o tempo necessário para finalização do processo, otimizando o mesmo, sendo observado a mesma tendência neste estudo.
Peres (2016) trabalhando com diferentes métodos de desidratação de manga, por secagem artificial em estufa com circulação forçada de ar, nas temperaturas de 50 e 60 °C; por desidratação natural em secador solar e por desidratação osmótica com complementação por secagem artificial na temperatura de 65 ºC, observou haver diferenças no tempo necessário para término do processo de desidratação artificial, demandando em média 18 e 19 horas para as temperaturas de 60 e 50 ºC, respectivamente. Para a manga submetida à desidratação osmótica, com finalização na estufa a 65 ºC, foram gastos 22 h considerando os dois períodos de desidratação, demonstrando que não só a temperatura, mas o método de desidratação é fundamental na tomada de decisão para realização desta atividade em larga escala, onde o método convectivo em estufa configura como sendo o mais viável para a desidratação de frutas.
Os resultados observados nas Figuras 3, 4 e 5, estão em conformidade com o que foi observado por Souza e Ocacia (2009) que trabalharam com desidratação de maçãs da variedade Fugi em diferentes temperaturas (50, 60, 70 ºC), com velocidade do ar de 0,5 e 1,0 m s-1. Estes observaram que, os valores dos coeficientes de difusão
efetivos médios de umidade nas fatias de maçã aumentaram com o aumento da temperatura do ar de secagem, devido à maior energia fornecida pelo sistema, o que favorece a evaporação da água, mostrando a diminuição das resistências internas de secagem com o aumento da temperatura.
A influência do tempo de desidratação de vegetais em diferentes tipos de cortes das amostras e temperatura foi estudado por Sanjinez-Argandoña et al. (2011), que trabalharam com uma variedade de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) em diferentes cortes sendo metades (1/2) e em quatro partes (1/4), desidratados em duas temperaturas, 60 e 70 ºC, em um tempo fixo de 2.000 min (33,33 horas). Os autores observaram que as curvas de desidratação foram mais abruptas quando os tomates foram cortados em 4 partes, sendo o processo de secagem a 70 ºC o que demandou menor tempo de secagem.
A geometria das amostras destinadas a desidratação influencia diretamente a taxa de secagem e o tempo necessário para desidratação. Essa premissa pode ser considerada aplicável ao presente estudo em que as amostras em fatias apresentaram menor tempo necessário para desidratação que as amostras em gomos.
Em acréscimo a avaliação da cinética de desidratação da laranja foram avaliados aspectos qualitativos do fruto in natura e desidratado. Inicialmente avaliou-se a qualidade química da laranja-pera por meio do pH e do conteúdo de sólidos solúveis totais (°Brix). Conforme apresentado na Figura 6 verifica-se menor sensibilidade do pH quando comparado ao °Brix em processos de desidratação.
Figura 6. Valores observados para pH e sólidos solúveis totais (°Brix) da laranja in natura
comparada a desidratada em diferentes cortes e temperaturas.
O valor médio de pH dos frutos in natura foi de 4,20, mantendo valores próximos mesmo após o processo de desidratação nos diferentes tratamentos, com variação máxima 0,68 para a laranja desidratada a 45 ºC sem mesocarpo, com tendência a um pH mais básico (4,88). O menor pH foi observado para o tratamento das fatias de laranja com mesocarpo, em que foi observado pH de 3,98.
Santos et al. (2013) estudando as características físico-químicas de maçãs desidratadas por convecção em estufa a 65 ºC, por um período de 10 h, constataram aumento do pH após desidratação, variando de 2,95 (in natura) para 3,75 (desidratada), semelhante ao ocorrido no presente trabalho, onde condições de pH mais básico nas amostras desidratadas foram observadas, com exceção do tratamento da laranja desidratada em fatia com mesocarpo a 45 ºC, com redução do pH em 0,22.
Entretanto, quando em condições de pH mais ácido como foi observado para o tratamento com fatias com mesocarpo desidratadas a 45 ºC, a redução do pH pode contribuir para uma atenuação da degradação provocada por organismos microbiológicos. Segundo Pinto (2007), em pH mais ácido o desenvolvimento biótico torna-se desfavorecido, com exceção de bactérias lácticas.
Resultados semelhantes ao presente estudo também foram relatados por Peres (2016) que trabalhando com manga desidratada artificialmente em estufa com ventilação forçada, nas temperaturas de 50 a e 60 ºC, verificou valores de pH superior em comparação a fruta in natura.
A variação do °Brix (sólidos solúveis totais - SST) da laranja no processo de desidratação foi expressiva. Nas amostras in natura foi obtido valor de 5,50, após
0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Só lido s so lú ve is t o tal , oBr ix pH Brix pH
desidratação os valores se manteram entre 1,00 e 0,50. A redução do teor de sólidos solúveis totais pode ser considerada desfavorável ao produto, tendo em vista que a redução destes impacta também no sabor, podendo tornar o produto final menos saboroso.
Souza Neto et al. (2005) trabalhando com desidratação osmótica seguida de uma desidratação complementar por meio de secagem convectiva de manga, observaram que as amostras desidratadas apresentaram valores de SST maiores nas amostras desidratadas em comparação a amostra in natura, de acordo com estes, ao final da secagem, dado a perda de água, os sólidos solúveis totais se tornaram mais concentrados no produto, aumentando os valores de SST.
Efeitos contrários aos observados no presente estudo foram relatados por Rodrigues et al. (2013), que trabalharam com bananas desidratadas osmoticamente seguidas desidratação em estufa de ventilação forçada a 65 ºC, estes observaram um aumento no teor de sólidos solúveis totais, que para a amostra desidratada apresentou um quantitativo de 69,95, e para as amostras in natura os valores de SST foi em média de 24,8 °Brix.
Mariano et al. (2011), observaram aumento nos teores de ºBrix de maças fuji desidratadas osmoticamente com solução aquosa de cloreto de sódio a 5%, seguidos de secagem convectiva com velocidade do ar de 1m s-1 e temperatura de 70 °C. As
amostras de maçã desidratadas apresentaram teores de 33°, enquanto que as maças in natura 14°, mais que o dobro do °Brix inicial.
Na análise de atributos de cor (Figura 7) observa-se que, comparado a fruta in natura, houve variações para o ângulo Hue e para as coordenadas a* e b*. Pouca variação foi verificada para L, croma e IE (índice de escurecimento).
Analisando os valores de b* que representa a transição da cor azul (-b) para amarela (+b) tem-se uma redução média na ordem de 8,03% comparada com a amostra in natura, o que significa que a desidratação fez com que as fatias perdessem parte da sua coloração natural. A maior variação é observada para as amostras em gomo e fatia com mesocarpo, nas diferentes temperaturas de desidratação.
Foi observado aumento da coloração vermelha (+a*) após desidratação, na mesma proporção para todos os tratamentos realizados, este comportamento pode ser explicado pelo aumento da concentração de pigmentos no produto desidratado, como carotenoides, o qual é compreendido como sendo um pigmento presente nos alimentos que confere uma coloração entre amarelo e laranja.
Estes resultados foram relatados por Peres (2016) que observou os mesmos comportamentos para as coordenadas a* e b* em mangas submetidas a diferentes
métodos de desidratação, atribuindo este efeito a degradação e isomerização dos agentes pigmentantes, nesse caso os carotenoides.
Figura 7. Valores observados para atributos de cor da laranja in natura comparados a
desidratada em diferentes cortes e temperaturas.
A partir do índice de saturação (croma) e o ângulo de Hue é possível verificar aumento da intensidade de cores das amostras submetidas a diferentes temperaturas de desidratação. A pequena variação croma possibilita entender que não houve interferência dos tratamentos na intensidade da cor das amostras, já a elevação do ângulo de Hue nos fornece a informação que as amostras intensificaram sua tonalidade natural, tornando-se mais amareladas.
Peres (2016) afirma que os valores de croma e o ângulo de Hue reproduzem a variação na intensidade de cores dos produtos, os valores de croma quanto mais elevados, sugerem cores mais intensas, enquanto valores mais reduzidos significa tendência de cores mais neutras. No presente trabalho os valores das amostras desidratadas variaram entre 53,94 e 64,61 de croma e 0,16 e 0,28 de ângulo Hue, o que permite afirmar que as amostras desidratadas apresentaram cores mais neutras.
Observou-se leve redução dos valores do IE (índice de escurecimento) em todos os tratamentos, significando que não houve escurecimento da laranja após desidratação, pelo contrário, as amostras apresentaram aparência mais clara. Contrapondo com o trabalho de Ribeiro (2016) em processo de desidratação de berinjela em diferentes temperaturas, o qual encontrou valores de IE maiores nas berinjelas desidratadas.
A alteração da cor do produto, principalmente em relação ao processamento, possui importância para a comercialização, pois os aspectos visuais são observados pelos consumidores, por isso, produtos escurecidos tendem a ser assimilados a produtos de má qualidade. -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 fatia co m mes o carp o co m mes o carp o co m mes o carp o se m m e so carp o se m m e so carp o se m m e so car p o go mo g o mo go mo go mo In natura 45 oC 65 oC 85 oC 45 oC 65 oC 85 oC In natura 45 oC 65 oC 85 oC L a* b* Hue Croma IE
4. CONCLUSÕES
- A cinética de desidratação de laranja, em diferentes cortes e temperaturas, em função do tempo, apresentou tendência não linear de perfil exponencial de dois termos.
- Os diferentes cortes de laranja (gomo - endocarpo, fatias com e sem o mesocarpo) apresentaram influência no tempo de desidratação sobre diferentes temperaturas. A utilização de fatias com mesocarpo é mais eficiente considerando o tempo necessário para desidratação.
- O tempo para desidratação a 65 e 45 ºC foi, respectivamente, 2 e 5 vezes maior quando comparado a temperatura de 85 ºC.
- Dos aspectos qualitativos, independente do tratamento (corte e temperatura), a desidratação promoveu redução dos sólidos solúveis totais - SST (oBrix), aumento
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