secagem em camada de espuma (polpa de goiaba)

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SECAGEM DE POLPA DE GOIABA PELO MÉTODO DE SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA (FOAM-MAT)
 
Alencar, Mairlane Silva de1; Silva, Rayane Cabral da2; Dantas, Gerbeson Carlos Batista3; Lima, Lêda Maria Oliveira de4
1Discente do Curso de Engenharia Química - (DEQ)- UFC; E-mail: mairlanealencar@hotmail.com
2Discente do Curso de Ciência e Tecnologia- (CMA)- UFERSA; E-mail: rayane_cabral@hotmail.com
3Discente do Curso de Ciência e Tecnologia (CMA)- UFERSA; E-mail: gerbeson_dantas@hotmail.com
4Docente do Curso de Ciência e Tecnologia (CMA) - UFERSA; E-mail: edamaria@ufersa.edu.br
Resumo: As técnicas de conservação de alimentos são de extrema necessidade para a indústria alimentícia. Esses mecanismos de conservação promovem o aumento da vida útil dos alimentos, no mesmo passo em que reduzem o desperdício. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo central obter desidratar polpa de goiaba pelo método de secagem em camada de espuma (foam-mat), visando produzir polpa desidratada do referido alimento. Primeiramente foi adicionado emulsificante (Emustab) na polpa de goiaba nas concentrações de 3% (Amostra A), 6% (Amostra B) e 9% (Amostra C) para a formação das espumas. As espumas foram dispostas em bandejas de vidro de formato circular e desidratadas em estufa de secagem convencional a 70º C até obter massa constante. Então, a caracterização ocorreu em duas etapas: as espumas obtidas nas três amostras foram caracterizadas pelas análises de densidade, percentual de expansão, capacidade de incorporação de ar e estabilidade; Já a fruta em pó foi desintegrada e submetida à análise de acidez total titulável. Com os dados obtidos, foi constatado que a formulação da Amostra C teve melhor comportamento, em razão da boa expansão das espumas e incorporações de ar superiores a 100%, conferindo-lhes melhor estabilidade durante a secagem, se comparada às outras duas amostras. 
Palavras–chave: Alimentos; conservação; fruta em pó; goiaba
INTRODUÇÃO 
	A goiabeira é uma árvore frutífera muito popular nas regiões subtropicais e tropicais, sua capacidade de crescimento e produção de frutos em diferentes locais do mundo a torna bastante conhecida (RAMOS et al., 2010). O seu valor nutritivo e aceitação de consumo in natura potencializam a sua aplicação industrial em forma de polpa, sucos e de produtos secundários. Entretanto, seu curto período de conservação traz como consequência uma rápida comercialização ou processamento pós colheita (QUEIROZ et al., 2008).
A secagem ou desidratação é um importante método pós colheita capaz de prolongar a vida útil e impedir a deterioração (SILVA et al., 2008). Entre técnicas utilizadas podemos citar a liofilização, desidratação osmótica, secagem em camada de espuma (foam-mat), entre outros métodos.
O método de secagem em camada de espuma (foam-mat drying) foi desenvolvido na década de 1950 por Morgan e sua equipe na Califórnia, Estado Unidos, e patenteada em 1964. É uma técnica que promove rápida secagem de alimentos líquidos, tais como sucos de fruta e vem sendo utilizada também para alimentos pastosos como purês e polpas de frutas (MARQUES; ARRUDA; SILVA, 2016). Este processo opera em baixas temperaturas e é muito utilizado para secagem de alimentos sensíveis ao calor. É um processo com baixo custo de operação e utiliza menor tempo de secagem devido à elevada área de contato exposta ao ar aquecido, a qual facilita a retirada da umidade. O produto final desse tipo de processo apresenta-se poroso e facilmente reidratável (MARQUES, 2009). 
Mediante a importância da conservação de alimentos para a indústria, a presente pesquisa teve como objetivo analisar a viabilidade, estudando parâmetros da espuma (densidade, percentual de expansão, incorporação de ar e estabilidade) e da fruta em pó (acidez total titulável) por meio da secagem em camada de espuma como método de conservação da polpa de goiaba. 
MATERIAL E MÉTODOS 
Os experimentos foram realizados no Laboratório de Química Geral I, da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, no Centro Multidisciplinar de Angicos. Para a presente pesquisa foram utilizadas goiabas, no qual foram transformadas em polpa e, posteriormente, caracterizadas. 
A preparação da espuma pelo método de secagem em camada de espuma (foam-mat), foi executado pelo seguinte procedimento experimental: a polpa foi previamente descongelada e com o auxílio de um paquímetro universal, mediu-se a espessura da polpa antes da adição de emulsificante; em seguida, pesou-se 200 g e foi adicionado emulsificante em três concentrações Amostra C (3%), Amostra B (6%) e Amostra C (9%) do volume utilizado de polpa; A mistura de polpa e emulsificante foi submetida à agitação constante por cinco minutos em batedeira doméstica na velocidade máxima.
Posteriormente, ocorreu a caracterização das espumas. Para as análises das espumas, utilizou-se o paquímetro universal para medir a espessura da espuma, a fim de fazer uma comparação da polpa in natura e após a incorporação de ar com o emulsificante e agitação constante. Em seguida, a espuma foi submetida à análise de densidade, percentual de expansão, avaliação da estabilidade e capacidade de incorporação de ar (over run). Para obter o percentual de expansão da espuma, foi necessário determinar a densidade tanto da polpa in natura quanto da mistura. As densidades foram calculadas utilizando a Equação (1).
	
	
	(1)
Em que, 
	
	
	
Onde, 
ρamostra = densidade da amostra (g/cm³)
mamostra = massa da amostra (g)
Vpicnômetro = volume do picnômetro (cm³)
E a expansão da espuma foi calculada pela Equação (2). 
Onde, 
Exp (%)= Porcentagem de expansão da espuma
ρespuma = Densidade da espuma (g/cm³)
ρpolpa = Densidade da polpa (g/cm³)
A estabilidade da espuma é avaliada a partir do volume de líquido drenado. Foi utilizada proveta de 10 mL, funil de 50 mL e filtro de gaze para a avaliação desta técnica (Figura 1).
Figura 1 - Teste de estabilidade da espuma
 Fonte: Autoria Própria
Depois de preparado o sistema conforme a Figura 1, procedeu-se da
seguinte forma: preencher completamente o funil de 50 mL com a espuma e deixar em repouso; observar o desprendimento da primeira gota de líquido; marcar no cronômetro 5 minutos e medir o volume total de líquido drenado nesse intervalo de tempo. A estabilidade é avaliada pelo inverso do volume drenado conforme a equação (3), onde Vdrenado é o volume de líquido drenado (mL) durante 5 minutos.
A capacidade de incorporação de ar, como o nome já diz, é a relação
com o volume de ar introduzido em uma solução, onde é determinado pelo aumento de volume da espuma formada. Para determinar o over run foi utilizada 400 mL da mistura de polpa com o emulsificante nas diferentes concentrações (3%, 6% e 9%) e transferidos para uma proveta de 500 mL. Anotou-se o volume da mistura antes e depois da agitação. A porcentagem de over run foi obtida pela equação (4):
	
	
	(4)
Onde,
Vespuma = volume da espuma após a agitação
Vpolpa = volume da polpa com o emulsificante antes da agitação
Após os testes das espumas realizou-se a secagem em camada de espuma. A desidratação foi realizada em estufa de secagem convencional, as espumas foram dispostas em bandejas de vidro de formato circular e foram pesadas em intervalos de 50 minutos até obter massa constante. A temperatura de secagem foi analisada e escolhida com base em dados existentes na literatura, na qual inclui valores de 35°C a 90°C, e na maioria das vezes são utilizados valores entre 60°C e 70°C. Para esta pesquisa foi escolhida a temperatura de 70º C. Depois de realizada todo o processo de secagem até obter massa constante, esperou-se que mistura em pó esfriasse para que fosse submetida à análise de acidez total titulável. 
Para a determinação da acidez total titulável foi utilizada a metodologia descrita nas Normas Analíticas de Zenebon e Pascuet (2008). Para esta análise foram pesadas 5 g de amostra que foidiluída em 25 mL de água destilada em um erlenmeyer e adicionou-se 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína 1%. Foi adicionada na bureta uma solução padronizada de hidróxido de sódio 0,1 N, na qual foi realizada a titulação até atingir uma coloração rosa claro (ponto de viragem da fenolftaleína). Anotou-se o valor do volume de hidróxido de sódio 0,1 N deslocado e a acidez total titulável pôde ser medida através da equação (5).
	
	
	(5)
Onde, 
NNaOH = normalidade da solução de NaOH
Eq ácido = equivalente do ácido = 0,06404
VNaOH = volume de NaOH gasto na titulação (mL)
fNaOH = fator de correção da solução de NaOH
mamostra = massa da amostra (g)
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
As espessuras da polpa in natura e das espumas estão dispostas na Tabela 1. De acordo com os dados obtidos pôde-se observar um aumento da espessura das espumas com a adição de emulsificante. Isto ocorreu em função da maior incorporação de ar com o aumento da concentração de emulsificante. 
Tabela 1- Teste de estabilidade da espuma
	Amostras
	Espessura (mm)
	Amostra de controle
	2
	Amostra A
	2,5
	Amostra B
	3
	Amostra C
	5
Fonte: Autoria Própria
Segundo Dantas (2010), a densidade das espumas devem estar compreendidas numa faixa de 0,1 a 0,6 g/ cm3. Observou-se que na medida em que se aumentou a concentração do emulsificante, a densidade decresce (Gráfico 1). Esse resultado também foi observado por Dantas (2010) ao estudar as características de uma espuma de carambola com a adição carboximetilcelulose (CMC), verificou que quanto maior a concentração do agente estabilizante, menor era a densidade da espuma e maior era o tamanho da bolha formada. 
Gráfico 1 - Variação da densidade das espumas da polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante
 Fonte: Autoria Própria
Durante a etapa de agitação para a formação da espuma, ocorre a incorporação de ar, pois a alta velocidade de agitação faz com que ocorra um aumento na taxa de cisalhamento, favorecendo a divisão das bolhas de ar, resultando em maior incorporação de ar na mistura e, devido isto, ocorre à redução na densidade das espumas. A formulação da Amostra C apresentou densidade de 0,45 g/cm³, permanecendo dentro dos parâmetros proposto por Dantas (2010).
Somando-se a isso, foram determinadas as densidades das espumas e da polpa para que se pudesse avaliar a expansão das espumas (Gráfico 2). Observou-se que a relação foi diretamente proporcional, de modo que quanto maior a concentração de emulsificante, maior foi à expansão da espuma. Por essa razão, a maior expansão ocorreu na concentração em que apresentou menor densidade, que foi na concentração da Amostra C. 
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Gráfico 2 - Variação percentual de expansão das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante
 Fonte: Autoria Própria
Quando os resultados da espuma são maiores que 100%, isto significa que a secagem em camada de espuma é viável, pois a transferência de calor e massa é favorecida pela maior área de contato.
A determinação da estabilidade da espuma é importante, pois garante a
eficiência no processo de desidratação e também a qualidade do produto final, a espuma deve permanecer estável. Os resultados estão apresentados na Tabela 2. 
Tabela 2- Resultados observados no teste de estabilidade de espuma
	Amostras
	Vdrenado
	Estabilidade
	Amostra A
	1,4
	0,71
	Amostra B
	1,1
	0,91
	Amostra C
	-
	-
Fonte: Autoria Própria.
Observou-se que quanto maior a concentração de emulsificante, menor é o volume drenado e, por conseguinte, maior é a estabilidade da espuma. Na formulação de emulsificante da Amostra C, foi observado que durante o período de uma hora não houve nenhum volume drenado. Isso ocorreu em razão da elevada incorporação de ar formada com esta concentração de emulsificante. De acordo com Cruz (2013), se durante pelo menos uma hora as espumas não colapsarem, estas são consideradas mecanicamente estáveis durante todo o processo de secagem. Entretanto, o autor relatou que não houve efeito significativo nas concentrações de emulsificante sobre a estabilidade da espuma da polpa de goiaba e então utilizou concentrações menores, visto que o custo de produção iria ser menor. 
Com relação à capacidade de incorporação de ar (over run), foi observado aumento com a adição de emulsificante. Houve um aumento bastante significativo entre as Amostras B e C, apresentando valores acima de 100% na formulação de emulsificante da Amostra C. Isso implica dizer que com a concentração de emulsificante da Amostra C é o suficiente para aumentar em 100% a incorporação de ar. A Figura 2 exibe os resultados da incorporação de ar do emulsificante.
Figura 2 - (a) Incorporação de ar sem adição de emulsificante e (b) com concentração de emulsificante da Amostra C 
 Fonte: Autoria Própria
Os resultados da obtenção do pó na secagem em camada de espuma da polpa de goiaba estão mostrados na Figura 3, nas três amostras. 
Figura 3 - Polpa de goiaba em pó com emulsificante nas concentrações Amostra A (a), Amostra B (b) e Amostra C (c).
Fonte: Autoria própria 
Com relação à polpa de goiaba em pó, foi determinada a acidez total titulável na secagem em camada de espuma, onde o valor obtido (4,65 g/100 g), foi em média 8 vezes maior quando comparada com a polpa de goiaba in natura, isso ocorreu devido o pó ser mais concentrado que a polpa. Dantas (2010) também relatou esse aumento bastante significativo na obtenção do pó de abacaxi, que foi de 0,59 g/100 g para 4,61 g/100 g. 
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CONCLUSÕES 
Os resultados dos parâmetros analisados nesse estudo asseguram que a secagem em camada de espuma como um método de conservação, é viável e eficaz para a não- deterioração da goiaba.
Quanto à analise dos resultados referentes à densidade, expansão de espuma, estabilidade e incorporação de ar para as concentrações (3%, 6% e 9%) utilizadas na pesquisa, permite-se inferir que a mistura da polpa de goiaba com emulsificante na concentração da Amostra C (9%) foi considerada a mais apropriada, pois apresentou uma maior expansão e incorporação de ar, ótima densidade e estabilidade, que são parâmetros fundamentais para uma boa secagem em camada de espuma. O pó de fruta desidratado apresentou resultado similar à literatura, apresentando 4, 65g de ácidos tituláveis, sinalizando que o processo ocorreu de maneira bem sucedida. 
REFERÊNCIAS 
CRUZ, W.F. Obtenção de polpa de goiaba (psidium guajava
L.) em pó pelo método de secagem em camada de espuma. 2013. 93 f.
Dissertação (Mestrado), Curso de Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa/MG, 2013.
DANTAS, S.C.M. Desidratação de polpas de frutas pelo método foam-mat. 2010. 86f. Dissertação (Dissertação), Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN, 2010.
MARQUES, G.M.R. Secagem de caldo de cana em leito de espuma e avaliação sensorial do produto. 2009. 84p. Dissertação (Mestrado), Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, Itapetinga, 2009.
MARQUES, G.M.R.; ARRUDA, R.S.; SILVA, A.A.L. Secagem de caldo de cana em leito de espuma e caracterização físico-química do produto. Brazilian Journal of Food Research, Campo Mourão, v. 7, n. 2, p. 16-29, mai./ago. 2016. 
QUEIROZ, V.A.V.; BERBERT, P.A.; MOLINA, M.A.B.; GRAVINA, G.A.; QUEIROZ, L.R.; SILVA, J.A. Qualidade nutricional de goiabas submetidas aos processos de desidratação por imersão, impregnação e secagem complementar por convecção. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.28, n.2, p.329-340, abr.-jun., 2008.
RAMOS, A.M.; FREITAS, G.B.; NEVES, E.G.F.; FREITAS, L.M.S. Goiaba: Boas práticas agrícolas para produção destinada à agroindústria. 1 ed. Viçosa: Suprema, 2010. 68p.
SILVA, A.S.; GURJÃO, K.C.O.; ALMEIDA, F.A.C.; BRUNO, R.L.A.; PEREIRA, W.E. Desidrataçãoda polpa de tamarindo pelo método de camada de espuma. Ciênc. agrotec., Lavras, v. 32, n. 6, p. 1899-1905, nov./dez., 2008.
ZENEBON, O.; PASCUET, N.S. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. 4 ed. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 2008. 1020p.
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