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0 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CAMPUS ANGICOS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS TECNOLÓGICAS E HUMANAS - DCETH CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA MAIRLANE SILVA DE ALENCAR SECAGEM DE POLPA DE GOIABA PELO MÉTODO EM CAMADA DE ESPUMA (FOAM-MAT) Angicos/RN 2016 1 MAIRLANE SILVA DE ALENCAR SECAGEM DE POLPA DE GOIABA PELO MÉTODO EM CAMADA DE ESPUMA (FOAM-MAT) Monografia apresentada ao curso de Bacharelado em Ciência e Tecnologia da Universidade Federal do Semi-Árido – UFERSA, como requisito parcial para obtenção do titulo de Bacharel em Ciência e Tecnologia. Orientadora: Prof (a) Dra. Lêda Maria Oliveira de Lima Co-orientador: Prof. Dr. Damilson Ferreira dos Santos Angicos/RN 2016 2 MAIRLANE SILVA DE ALENCAR SECAGEM DE POLPA DE GOIABA PELO MÉTODO EM CAMADA DE ESPUMA (FOAM-MAT) Monografia apresentada ao curso de Bacharelado em Ciência e Tecnologia da Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia. APROVADO EM: ____/____/____ BANCA EXAMINADORA _____________________________________________ Profª Dra. Lêda Maria Oliveira de Lima Presidente ______________________________________________ Profº Dr. Damilson Ferreira dos Santos Segundo Membro ______________________________________________ Profº Me. Leonardo Magalhães Xavier da Silva Terceiro Membro 3 Dedico este trabalho a Deus e aos meus pais, Rivalda e Cláudio, que em nenhum momento desistiram de mim e que foram meu porto seguro durante toda essa caminhada. 4 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus pelo dom da vida, por guiar todos os meus caminhos, por todo seu amor e por toda força que me dá para superar todos os obstáculos da vida. Aos meus pais, Rivalda e Claudio, os principais responsáveis pela minha educação e por eu ser quem eu sou hoje, por depositarem confiança, acreditarem em mim. Que mesmo diante de todas as dificuldades, sempre me ampara e me protege. Por todo amor, carinho e atenção. As minhas irmãs, Mariana, Mayrla e Nazaré, por toda cumplicidade e amor que existe entre nós. Ao meu afilhado, João Gabriel e as minhas sobrinhas Ana Luiza e Maria Fernanda, que fazem parte dos momentos mais felizes da minha vida, que com suas doçuras de criança, me encanta e me faz querer viver. A toda minha família, em especial a minha prima Thayná que me acolheu em Angicos, a minha avó Zezinha e a minha madrinha Rúbia, que sempre me apóiam, ajudam e se preocupam comigo. Aos meus amigos, que com certeza posso chamar de irmãos, Iann, Késsia, Thais e Karina que mesmo com a distância se fizeram e fazem presente na minha vida até hoje. Em especial, agradeço grandemente ao meu melhor amigo Iann, que sempre me apóia e incentiva em todos os momentos, com seu jeito engraçado e amoroso de levar a vida. Aos meus amigos, Jefferson e Ruth, que estão comigo desde o início dessa caminhada, sempre dispostos a me ajudar de todas as formas possíveis, esses que sorriram e choraram comigo, saibam que levarei cada um no meu coração. Agradeço também a todas as outras pessoas que tive o prazer de conhecer e até mesmo de morar com alguns, saibam que considero todos vocês como minha família de Angicos, Layanne, Junin, Jocassia, Elys e Rodrigo. Aos meus amigos da turma de Química, Thaiane, Hugo, Syulânia, Júnior, Peterson, David, que sempre estão dispostos a me ajudar. A minha orientadora Lêda Maria,que mesmo sem me conhecer direito, se dispôs a me ajudare realizar este trabalho, mesmo com os contratempos da 5 vida não me abandonou. Ao meu co-orientador Damilson, que me deu total apoio em todos os momentos para a realização deste trabalho, que com seu jeito engraçado cativa qualquer um que está a sua volta. Saibam que tens o meu respeito e admiração. Muito obrigada. A banca examinadora por aceitar participar e contribuir com meu trabalho. A todos os professores que contribuíram para o meu crescimento e fortaleceram meus conhecimentos, especialmente as professoras Núbia e Elisângela. 6 RESUMO A população supera a demanda de alimentos e sem ela o ser humano não sobrevive, visando tamanha importância da conservação de alimentos, utilizou- se um meio de conservação que foi a secagem em camada de espuma (foam- mat), que é uma técnica que vem sendo aplicada para a obtenção da polpa de fruta em pó.A proposta deste trabalho foi estudar e avaliar a secagem da polpa de goiaba através do processo foam-mat para a obtenção da polpa de goiaba em pó. Primeiramente, a polpa de goiaba in natura foi avaliada quanto ao teor de umidade, densidade e acidez total titulável. Posteriormente, foi utilizada a adição do emulsificante Emustab para a obtenção da espuma nas concentrações 3%, 6% e 9%, após a formação das espumas, estas foram submetidas à análise de densidade, percentual de expansão, capacidade de incorporação de ar (over run) e estabilidade. As espumas produzidas a partir da mistura (polpa + emulsificante) foram dispostas em bandejas de vidro de formato circular e desidratadas em estufa de secagem na temperatura de 70°C até obter massa constante, fazendo pesagens em intervalos de 50 minutos para a obtenção das curvas de secagem. A fruta em pó foi desintegrada e submetida à análise de acidez total titulável. Verificou-se que a formulação que continha 9% de emulsificante foi a melhor, pois obteve expansão de espuma e incorporação de ar maiores que 100%, no qual garantiu uma melhor estabilidade durante todo o processo de secagem. Palavras-chave: Secagem em camada de espuma. Polpa de goiaba. Fruta em pó. 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Goiabeira. .......................................................................................... 14 Figura 2: (a) folhas, (b) frutos e (c) flores da goiabeira. ................................... 14 Figura 3: Curva de secagem ............................................................................ 20 Figura 4: Fluxograma experimental para a obtenção da polpa de goiaba. ....... 26 Figura 5: (a) goiabas e (b) polpas de goiaba. ................................................... 27 Figura 6: Polpa de goiaba em picnômetros para a medição da densidade. ..... 29 Figura 7: Amostra do emulsificante. ................................................................. 30 Figura 8: Paquímetro universal. ....................................................................... 31 Figura 9: Teste de estabilidade da espuma. .................................................... 32 Figura 10: Desprendimento da primeira gota de líquido. .................................. 33 Figura 11: Fluxograma experimental para a obtenção de pós de fruta pelo processo foam-mat. .......................................................................................... 35 Figura 12: Polpa de goiaba sem emulsificante (a), espuma de polpa de goiaba com 3% (b), com 6% (c) e com (d) 9% de emulsificante. ................................. 38 Figura 13: Variação da densidade das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante .................................................................... 39 Figura 14:Variação do percentual de expansão das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante. ...................................... 40 Figura 15: Variação do percentual de capacidade de incorporação de ar (over run) das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante. ................................................................................................... 41 Figura 16: Incorporação de ar sem a adição de emulsificante (a) e com a adição de 9% de emulsificante (b). .................................................................. 42 Figura 17: Volume drenado no teste de estabilidade da espuma com 3% (a) e com 6% (b) de emulsificante. ........................................................................... 43 Figura 18: Variação da perda de massa da polpa de goiaba em função do tempo com a adição de emulsificante nas diferentes concentrações. .............. 44 Figura 19: Desintegração de polpa de goiaba com emulsificante em pó em bandeja de alumínio (a) e em bandeja de vidro (b). ......................................... 46 Figura 20: Polpa de goiaba em pó com emulsificante nas concentrações 3% (a), 6% (b) e 9% (c). ......................................................................................... 46 Figura 21: Pó da polpa de goiaba com 9% de emulsificante. ........................... 47 8 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Caracterização físico-química da polpa de goiaba. .......................... 16 Tabela 2: Análises físico-químicas da polpa de goiaba in natura. .................... 37 Tabela 3: Resultados observados no teste de estabilidade da espuma. .......... 42 Tabela 4: Espessuras das espumas nas diferentes concentrações. ................ 44 9 LISTA DE SIGLAS E ABREVEATURAS FAO – Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBRAF – Instituto Brasileiro de Frutas DQM – Desvios Quadráticos Médios CMC – Carboximetilcelulose ATT – Acidez Total Titulável 10 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 12 1.1 OBJETIVOS ........................................................................................... 13 1.1.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................... 13 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................ 13 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................... 14 2.1 GOIABA .............................................................................................. 14 2.2 POLPA DE FRUTA ............................................................................. 15 2.2.1 Caracterização físico-química ................................................... 16 2.2.1.1 Densidade ................................................................................. 16 2.2.1.2 Teor de umidade ....................................................................... 16 2.2.1.3 Acidez total titulável ................................................................... 17 2.3 CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS ..................................................... 17 2.4 SECAGEM DE ALIMENTOS ............................................................... 18 2.4.1 Curvas de secagem .................................................................... 19 2.4.2 Secagem em camada de espuma ................................................ 20 2.5 ADITIVOS ALIMENTARES ................................................................. 23 2.5.1 Emulsificantes ............................................................................ 23 2.5.2 Estabilizantes .............................................................................. 24 2.5.3 Espessantes ................................................................................ 24 2.6 PRODUTOS EM PÓ ........................................................................... 24 3. METODOLOGIA ........................................................................................ 26 3.1 LOCAL DO EXPERIMENTO ............................................................... 26 3.2 OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA ..................................................... 26 3.3 CARACTERIZAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA ........................................ 27 3.3.1 Teor de água ............................................................................... 27 3.3.2 Acidez total titulável ................................................................... 28 3.3.3 Densidade da polpa .................................................................... 29 3.4 EMULSIFICANTE................................................................................ 29 3.5 CONCENTRAÇÕES DO EMULSIFICANTE ....................................... 30 3.5.1 Preparação das espumas .......................................................... 30 3.5.2 Medição da espessura da espuma ............................................ 31 3.5.3 Densidade e percentual de expansão das espumas ............... 31 11 3.5.4 Avaliação da estabilidade da espuma ...................................... 32 3.5.5 Determinação da capacidade de incorporação de ar (over run) 33 3.6 ENSAIOS PRELIMINARES DE SECAGEM ........................................ 34 3.7 SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA PARA A OBTENÇÃO DO PRODUTO EM PÓ ........................................................................................ 34 3.7.1 Determinação da acidez total titulável na fruta em pó ............ 36 3.8 CURVAS DE SECAGEM .................................................................... 36 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................ 37 4.1 CARACTERIZAÇÃO DA POLPA DE GOIABA .................................... 37 4.2 CONCENTRAÇÕES DE EMULSIFICANTE ........................................ 38 4.2.1 Densidade e Expansão da espuma ........................................... 39 4.2.2 Capacidade de incorporação de ar (over run) .......................... 41 4.2.3 Estabilidade da espuma ............................................................. 42 4.2.4 Espessura das espumas ............................................................ 43 4.3 SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA .............................................. 44 5. CONCLUSÃO ............................................................................................ 48 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 49 12 1. INTRODUÇÃO Segundo a FAO (Organização das Nações Unidades para Alimentação e a Agricultura), quase um bilhão de pessoas, a maioria nos países em desenvolvimento sofre de desnutrição crônica, comendo menos do que o necessário para atingir os níveis mínimos de energia. Outros milhões sofrem de má nutrição aguda durante os períodos de falta sazonal ou transitória de alimentos. A mortalidade, principalmente a infantil, por desnutrição de energia protéica, é assustadora: cerca de 13 milhões morrem todos os anos antes de completar 5 anos de idade, como resultado direto da fome ou de nutrição insuficiente. A simples produção de alimentos não é tudo. Se não houver meios adequados para conservá-los e distribuí-los, o problema mundial não irá tão somente persistir, mas será severamente agravado. A conservação de alimentos, mantendo da melhor maneira possível suas condições naturais,tem sido uma preocupação constante dos pesquisadores (FERREIRA, 2014). Tendo em vista então tamanha importância da conservação de alimentos para nossa sobrevivência, surgiram várias técnicas de conservação de alimentos, dentre elas, refrigeração e congelamento, enlatamento, desidratação ou secagem, pasteurização, dentre outras. Esta pesquisa está baseada na técnica de secagem, que tem vários tipos também, porém irá focar na secagem em camada de espuma, também chamado de processo foam-mat, pois é um processo de baixo custo, opera em baixas temperaturas, entre 60 e 70º C e é bastante utilizado para secagem de alimentos sensíveis ao calor. A secagem em camada de espuma é um método de desidratação que são aplicados em alimentos líquidos e semi-líquidos, que quando adicionados agentes químicos com propriedades emulsificantes e espessantes, são transformados em uma espuma estável (SOARES, 2001 apud DANTAS, 2010). 13 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GERAL Estudar o processo de secagem da polpa de goiaba através do processo foam-mat, avaliando todo processo de secagem até a obtenção da fruta em pó. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Caracterização da polpa de goiaba in natura; • Avaliar o tempo e a temperatura de secagem do produto final em pó; • Avaliar a espuma formada com a adição de emulsificante; • Obtenção das curvas de secagem; • Caracterização físico-química do produto em pó. 14 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 GOIABA A goiabeira (Figura 1) pertence ao gênero Psidium, da familia Mitaceae, onde é composto por mais de 70 gêneros e 2800 espécies. É uma árvore de pequeno porte, que pode atingir de 3 a 6 metros de altura, que tem como característica casca lisa e delgada que se desprende em lâminas, quando velha (NÚCLEO, 2016). Figura 1: Goiabeira. Fonte: Jacomino (2012) As folhas (Figura 2a) são opostas, tem formato elíptico e caem após a maturação. Seus frutos (Figura 2b) são bagas que tem tamanho, forma e coloração de polpa variável em função da cultivar. As flores (Figura 2c) são brancas e hermafroditas (JACOMINO, 2012). Figura 2: (a) folhas, (b) frutos e (c) flores da goiabeira. Fonte: Jacomino (2012) 15 A goiaba é uma fruta tropical nativa da América e pode ser encontrada em todas as regiões do Brasil. No Brasil, sua produção teve início na década de 70, quando grandes áreas tecnificadas foram implantadas, visando sua produção para o mercado nacional e internacional, tanto na forma in natura, como industrializada e desidratada (SCREMIN, 2007). Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e do Instituto Brasileiro de Frutas (IBRAF), no ano de 2012, a produção brasileira de goiaba foi de 342.528 toneladas (IBRAF, 2013). A goiaba possui grande valor nutritivo, é rica em vitaminas A, B1 (Tiamina), B2 (Riboflavina), B6 (Piridoxina) e C (ácido ascórbico), possuem também sais minerais, como o fósforo e o cálcio. O conteúdo de vitamina C presente na goiaba vai descendo de fora para dentro do fruto, sendo assim, a casca é mais rica que o alimento interno (SOUSA, 2003). A goiaba é uma das frutas com melhores fontes de vitamina C, licopeno, potássio, cobre e fibras, com isso se destaca por seu alto valor nutritivo. A ingestão de vitamina C por dia é 90 mg e de licopeno é de 5 a 10 mg, considerando um único fruto com cerca de 150 g, já é o suficiente para suprir 100% da ingestão diária recomendada(QUEIROZ et al., 2008). 2.2 POLPA DE FRUTA Polpa de fruta é produto não fermentado, não concentrado e não diluído, com o mínimo teor de sólidos possíveis, que são provenientes da parte comestível da fruta, obtido de frutas polposas, por processos tecnológicos adequados. O produto deve ser preparado com frutas sadias, limpas e isentas de parasitas (MATTA et al., 2005). Normalmente, as polpas de frutas são comercializadas em sacos plásticos de polietileno ou tetra pak para que facilite o manuseio. O tipo de embalagem empregada influencia na vida de prateleira, visto que a vitamina apresenta baixa estabilidade e está sujeita à degradação pela ação do oxigênio, luz, pH, açúcares e aminoácidos livres (EVANGELISTA e VIEITES, 2006). O processo para a obtenção da polpa de goiaba é uma atividade agroindustrial bastante importante, pois agrega valor econômico à fruta, além 16 de evitar desperdícios, minimiza perdas que podem ocorrer durante a comercialização do produto in natura e aumenta sua vida útil (EVANGELISTA e VIEITES, 2006). 2.2.1 Caracterização físico-química A caracterização físico-química das polpas de frutas é bastante importante, visto que são responsáveis pelo aroma e sabor, que são fatores relevantes na sua aceitação final. Na tabela 1 está apresentada a caracterização físico-química da polpa de goiaba, referentes às análises de acidez total titulável, densidade e teor de água. Uma análise mais detalhada referente à caracterização físico-química da polpa de goiaba pode ser encontrada no ANEXO 1. Tabela 1: Caracterização físico-química da polpa de goiaba. Parâmetros Mínimo Máximo Acidez total Titulável (g de ácido cítrico / 100 g) 0,4 - Densidade (g/cm³) 1,02 1,05 Teor de água (%) 87,63 - Fonte: Brasil (2000). 2.2.1.1 Densidade Geralmente, a determinação da densidade é feita em análise de alimentos que estão no estado líquido. Os aparelhos mais utilizados são os picnômetros e decímetros convencionais e digitais. A densidade é a relação entre o peso e o volume e utiliza-se a água como líquido de referência para a determinação de quaisquer outros líquidos (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008). 2.2.1.2 Teor de umidade A determinação do teor de umidade é o ponto de partida para a análise dos alimentos, uma vez que a preservação de alimentos depende da quantidade de água presente no alimento (MEDEIROS, 2007). 17 Todos os alimentos, qualquer que seja o método de industrialização a que tenham sido submetidos, contêm água em maior ou menor proporção. A umidade corresponde à perda de massa sofrida pelo produto quando é aquecido, no qual a água é removida. Na verdade, não é só a água que é removida, mas também outras substâncias que volatizam nessas condições. A técnica mais utilizada para determinar o teor de umidade é a técnica gravimétrica com o emprego de calor (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008). 2.2.1.3 Acidez total titulável A determinação da acidez pode fornecer dados na apreciação do estado de conservação de um produto alimentício. Os métodos para a determinação da acidez avaliam a acidez total titulável ou fornecem a concentração de íons de hidrogênio livres, por meio do pH. Para determinar a acidez total titulável é realizada uma titulação com soluções de álcali padrão ou soluções aquosas ou alcoólicas do produto (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008). 2.3 CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS Desde a época da pré-história, com a descoberta do fogo, foi criado o processo de defumação que é utilizado até hoje na conservação de alimentos. E depois viram que o sal conservava carnes, e foi assim que o homem pré- histórico compreendeu que era necessário conservar os alimentos para os tempos de escassez. Então, os meios de conservação de alimentos vieram com o intuito de aumentar a vida útil dos alimentos através de técnicas que evitam alterações microbianas, químicas e físicas, mas que mantenham seu valor nutritivo e suas características organolépticas (VASCONCELOS; MELHO FILHO, 2010). Dentre os diversos procedimentos utilizados na conservação de alimentos, alguns são: eliminação dos microorganismos, temperaturas elevadas, temperaturas baixas, secagem, utilizaçãode conservantes químicos, irradiação, dentre outros. Onde em alguns casos são utilizados dois ou mais 18 destes juntos para aumentar a eficácia (VASCONCELOS; MELHO FILHO, 2010). A escolha do método ou processo a ser utilizado no alimento é bastante importante para que não se perca seu valor nutritivo ou que seja o mínimo possível, então se faz necessário observar alguns fatores como, a natureza do alimento (sólido, líquido ou pastoso), o período de tempo que se deseja conservar, o custo do processo e os agentes de deterioração envolvidos (VASCONCELOS; MELHO FILHO, 2010). 2.4 SECAGEM DE ALIMENTOS A desidratação ou secagem de alimentos é bastante utilizada para a conservação de alimentos onde através da redução da atividade de água, reduz assim a atividade microbiológica. Com o processo de desidratação, a massa e o volume do produto desidratado serão menores, o que irá facilitar e diminuir os custos de transporte e armazenamento(CRUZ, 2013). O objetivo principal da secagem é reduzir a atividade de água presente no alimento, para que possa assim impedir o crescimento microbiano que é responsável pela deterioração dos alimentos (TRAVAGLINI et al., 1993 apud DANTAS, 2010). Vale ressaltar que a secagem pode afetar a estrutura do alimento, dependendo das condições de processo, pode haver alteração na cor e perda de nutrientes devido à exposição do produto a altas temperaturas por muito tempo. Lima et al. (2012) desidrataram banana em estufa com circulação de ar forçada a 60°C por 24 horas, a fim de fazer um comparativo entre a banana in natura e a banana desidratada, avaliando algumas característica físico- químicas. Houve uma perda de 73,49% no teor de umidade, ou seja, a banana desidratada poderá ser conservada por mais tempo que a banana in natura. Com relação ao ácido ascórbico (vitamina C) não houve mudanças significativas, porém a banana desidratada obteve um menor valor comparado ao da fruta in natura, isso ocorre devido à vitamina C ser altamente sensível ao calor. 19 2.4.1 Curvas de secagem No processo de secagem, os dados experimentais são expressos a partir de curvas, chamadas de curvas de secagem, que relaciona o teor de umidade com o tempo de secagem. Cruz (2013) afirma que durante o processo de secagem, a umidade do ar e a temperatura são constantes e todo o calor é fornecido à superfície do alimento por convecção. São descritas três etapas que são observadas nesse processo, que são: período de indução/estabilização, período de taxa constante e período de taxa decrescente. O período de indução/estabilização ocorre no começo, onde normalmente o produto é mais frio do que o ar e a pressão parcial de vapor da água na superfície é baixa, então a transferência de massa e velocidade de secagem também são baixas. O calor chegando em excesso faz com que ocorra a elevação da temperatura do produto e consequentemente, há um aumento de pressão e velocidade de secagem (Figura 3, ponto AB), essas elevações vão até o período de taxa constante. O período de taxa constante ocorre quando a transferência de massa e calor é equivalente ao calor usado para evaporar a água e, portanto, a velocidade de secagem é constante, ou seja, enquanto houver água na superfície do produto suficiente para utilizar o calor suprido para evaporação, a taxa de secagem será constante. E esse período ocorre até que um teor de umidade de equilíbrio seja alcançado, quando então ocorre uma diminuição na taxa de secagem. O teor de umidade de equilíbrio é atingido quando a pressão de vapor de água na superfície do sólido for igual à pressão parcial do vapor de água no gás de secagem afluente. O período de taxa decrescente de secagem ocorre a partir do momento em que a água começa a ser deficiente na superfície, a velocidade de secagem diminui (Figura 3, ponto BC). Como a troca de calor não é mais compensada, a temperatura do produto aumenta e tende a se aproximar da temperatura do ar. Quando a umidade do sólido atinge o ponto de umidade de equilíbrio em relação ao ar de secagem, o processo é então encerrado. Vale ressaltar que a maioria dos danos causados pelo calor do alimento pode ocorrer durante esse período, então é bastante importante controlar a temperatura e o tempo de 20 secagem, pois se a secagem continuar irá ocorrer perda de massa devido à queima de matéria seca. Figura 3: Curva de secagem Fonte: Cruz (2013) 2.4.2 Secagem em camada de espuma O método de secagem em camada de espuma, também conhecido como secagem em leito de espuma foi desenvolvida por Morgan e sua equipe na Califórnia, nos Estados Unidos, na década de 1950, e foi patenteada em 1961. É uma técnica empregada para promover a rápida secagem de alimentos líquidos, como sucos de frutas e vem sendo bastante utilizada para alimentos pastosos, como purês e polpas de frutas (MARQUES, 2009). Esta técnica consiste em transformar líquido ou semi-líquidos em uma espuma estável pela incorporação de ar em sua estrutura e adição de agente emulsificante, que facilita e mantém a estabilidade da espuma durante o processo. As vantagens são que o produto obtido tem alta qualidade, sendo assim oferece possibilidades industriais, e comparado a outros métodos, este processo possui baixo custo (SANKAT e CASTAIGNE, 2004 apud DANTAS, 2010). Por meio da adição de agentes espumantes e incorporação de ar, nitrogênio ou outros gases, batidos em batedeiras ou outros equipamentos geradores de espumas, o alimento é convertido em uma espuma estável, onde 21 essa espuma é espalhada em uma superfície, perfurada ou não, utilizando geralmente uma camada com espessura em torno de 2 a 5 mm e são feitas em temperaturas relativamente baixas (menor ou igual a 70ºC). A espuma aumenta a eficiência da secagem, pois aumenta a área superficial, incrementa a transferência de calor e massa, e a capilaridade através dos poros da espuma facilita a perda de umidade.O resultado dessa secagem é um produto poroso e quebradiço, que é moído e convertido em pó (MARQUES, 2009). Há diversos fatores que influenciam a formação da espuma, onde incluem a natureza química dos frutos, o teor de sólidos solúveis totais, o tipo e a concentração do agente espumante e do estabilizador de espumas. A clara do ovo e o suco de abacaxi, por exemplo, que formam espumas naturais, não há necessidade de utilizar quaisquer agentes de formação de espuma, ou seja, tudo vai depender da natureza do alimento (CRUZ, 2013). Furtado et al. (2010) desidrataram polpa de ceriguela pelo método de secagem em camada de espuma com o objetivo de estudar a cinética de secagem através de três diferentes modelos matemáticos, que são os modelos de Henderson e Pabis, Page, e Midilli e Kucuk, onde foi avaliado nesses modelos os valores do coeficiente de determinação (R²) e do erro médio estimado (SE), e a partir desses modelos poder avaliar o modelo mais apropriado e observar o efeito da temperatura no teor de ácido ascórbico. No processo de secagem foi utilizada estufa de circulação de ar forçada nas temperaturas 60, 70 e 80°C. Concluíram que o modelo matemático que melhor se ajustou nos dados experimentais foi o modelo de Midilli e Kucuk, pois apresentou o melhor coeficiente de determinação e o menor erro estimado, e com relação ao teor de ácido ascórbico observou-se que diminui consideravelmente com o processo de secagem, porém apresentou maiores concentrações nas temperaturas 70 e 80°C. Melo et al. (2013) utilizaram a técnica de secagem em camada de espuma para desidratar a polpa do fruto do mandacaru a 70, 80 e 90°C. Os dados experimentais obtidos no estudo foram ajustados aos modelos de Henderson e Pabis, Page e Cavalcanti Mata. Foi utilizada a adição de 2% de albumina e 2% de Super Liga Neutra, batidos embatedeira doméstica e com três diferentes espessuras de camada de espuma (0,5; 1,0; 1,5 cm), a fim de 22 avaliar o tempo da secagem de espuma e qual o melhor modelo utilizar para a polpa do fruto do mandacaru. Os três modelos se ajustaram bem aos dados experimentais da secagem, porém o que mais se destacou foi o modelo de Cavalcanti Mata apresentando os melhores coeficientes de determinação (R²) e os menores desvios quadráticos médios (DQM). O tempo de secagem da espuma depende da temperatura e da espessura da camada de espuma. Na temperatura de 90°C com a espessura de 0,5 cm foi onde teve o menor tempo de secagem, ou seja, quanto maior a temperatura e menor a espessura da camada de espuma, mais rápido secará. Na desidratação da polpa de tamarindo através do processo foam-mat, Gurjão (2006) utilizou um composto protéico à base de albumina para a obtenção da espuma. No início do processo a umidade das espumas decresceu rapidamente e se estabilizou em 4,5; 3,4; 3,0 e 2,5 horas quando foram submetidas às temperaturas 50, 60, 70 e 80°C, respectivamente. O autor verificou que a secagem da polpa de tamarindo se deu no período de taxa decrescente, o que indica a difusão como mecanismo físico mais provável a governar o movimento da umidade, através da estrutura da amostra. Afirmou que o extrato em pó da polpa de tamarindo é, em media, cinco vezes mais concentrado que a polpa. Com relação à secagem pulverizada (spray-drying) e a secagem em tambor (drum-drying), por exemplo, a secagem em camada de espuma é uma técnica mais simples, possui baixo custo operacional e é operado em temperaturas mais baixas, o que preserva melhor o sabor do alimento. Com a adição de um aditivo alimentar para a formação da espuma aumenta a eficiência da secagem, porque a espuma aumenta a área superficial e incrementa a transferência de calor e massa (FRANCIS, 2000 apud MARQUES, 2009). Algumas desvantagens desse método com relação a outros métodos de secagem em líquidos é que este necessita de grande área de superfície de secagem para que se consigam elevadas taxas de produção, e isso faz com que aumente os custos operacionais. Outra desvantagem é a adição de aditivos alimentares no produto, pois pode modificar as características 23 organolépticas (aroma, sabor e cor) do alimento (FRANCIS, 2000 apud MARQUES, 2009). 2.5 ADITIVOS ALIMENTARES Segundo a legislação brasileira (Portaria nº 540 – SVS/MS, de 27/10/97), aditivo alimentar é todo e qualquer ingrediente adicionado intencionalmente aos alimentos sem o propósito de nutrir, com o objetivo de modificar as características físicas, químicas, biológicas ou sensoriais, durante a fabricação, processamento, preparação, tratamento, embalagem, acondicionamento, armazenagem, transporte ou manipulação de um alimento (BRASIL, 1997). 2.5.1 Emulsificantes Segundo a legislação brasileira (Portaria nº 540 – SVS/MS, de 27/10/1997), emulsionante/emulsificante é a substância que torna possível a formação ou manutenção de uma mistura uniforme de duas ou mais fases imiscíveis no alimento (BRASIL, 1997). De acordo com Pavanelli (1998), os emulsificantes são substâncias que numa mesma estrutura possui uma porção hidrofílica, que tem afinidade com a água, e uma porção lipofílica, que tem afinidade com gorduras ou substâncias apolares, e isto permite a estabilização da espuma formada. Apenburg (1971) afirma que a adição de um emulsificante a uma matéria-prima tem como objetivo aumentar a área de secagem, devido à movimentação da umidade pelo processo de capilaridade originado pela separação da camada líquida pela espuma. Os emulsificantes são bastante utilizados em indústrias de sorvetes por resultarem em uma textura macia, corpo mais firme e para reduzir o tempo de agitação. Dentre os emulsificantes existentes, um que se destaca na indústria de alimentos é o Emustab, um produto a base de monoglicerídeos destilados, monoestearato de sorbitana e polisorbato 60 (MARQUES, 2009). 24 2.5.2 Estabilizantes Segundo a legislação brasileira (portaria Nº 540, de 27 de outubro de 1997) do Ministério da Saúde, estabilizante é a substância que torna possível a manutenção de uma dispersão uniforme de duas ou mais substâncias imiscíveis em um alimento. Pode-se dizer que o estabilizante favorece e mantém as características físicas das emulsões suspensões (BRASIL, 1997). Os estabilizantes são substâncias que facilitam a dissolução, aumenta a viscosidade dos ingredientes, evita a formação de cristais que afetariam a textura e mantêm a aparência homogênea do produto. Em vários produtos, a adição desse aditivo faz com que haja a formação e estabilização da espuma. Na industria alimentícia, os estabilizantes mais utilização são, a carragena, os alginatos, a caseína, a goma guar, a goma Jataí, a goma xantana e a carboximetilcelulose (CMC) (DANTAS, 2010). 2.5.3 Espessantes A legislação brasileira (portaria Nº 540, de 27 de outubro de 1997) define espessante como sendo a substância que aumenta a viscosidade de um alimento (BRASIL, 1997). Os espessantes são utilizados para obter uma melhoria na textura e consistência de alimentos líquidos e semilíquidos, como sorvetes e pudins. A grande maioria é originada de carboidratos naturais, como carragena, goma guar e arábica, ou modificados quimicamente de carboximetilcelulose (MEDEIROS, 2007). 2.6 PRODUTOS EM PÓ Os produtos alimentícios em pó estão sendo cada vez mais utilizados pela indústria de alimentos, visto que reduz alguns custos como, embalagens, transporte, armazenamento e conservação que elevam o valor comercial do produto (GURJÃO, 2006). 25 Ferreira et al. (2014) desidrataram polpa de cajá pelo método de secagem em leito de jorro a 102°C a fim de obter a polpa em pó. Em relação ao produto em pó, obteve teor de umidade de 2,51%, estando dentro das normas de acordo com a legislação brasileira que estabelece valor máximo de 25% de umidade para produtos desidratados, com relação ao pH foi de 2,86 para 2,81, ou seja, não houve alterações significativas, sendo que o pH baixo é um fator importante para melhor conservação do alimento. Concluiu que esta técnica se mostrou eficiente na obtenção de um produto de qualidade. 26 3. METODOLOGIA 3.1 LOCAL DO EXPERIMENTO Os experimentos foram realizados no Laboratório de Química Geral da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, no campus Angicos. 3.2 OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA Para o presente trabalho foram utilizadas goiabas e transformadas em polpas conforme o fluxograma da figura 4. As goiabas (Figura 5a) foram adquiridas em um comércio local de Natal, Rio Grande do Norte, e posteriormente levadas para o Laboratório de Química da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, onde o presente trabalho foi desenvolvido. Figura 4: Fluxograma experimental para a obtenção da polpa de goiaba. Para transformar em polpa, as frutas foram cortadas em pedaços pequenos e trituradas em liquidificador até obter uma consistência desejada. As polpas foram armazenadas em sacos plásticos de polietileno (Figura 5b) em uma quantidade aproximada de 500g e colocadas na geladeira até o momento de sua utilização. Goiaba in natura Seleção e lavagem Cortadas e trituradas Polpa de goiaba 27 Figura 5: (a) goiabas e (b) polpas de goiaba. Fonte: Autoria própria (2016) 3.3 CARACTERIZAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA As polpas de goiaba in natura foram submetidas à análise de teor de água, densidade e acidez total titulável (ATT), sendo realizadas em triplicatas para a obtenção do resultado final.3.3.1 Teor de água Para a determinação do teor de água foi utilizado o método gravimétrico com emprego de calor, onde as massas das amostras foram submetidas ao aquecimento em estufa de secagem a 70ºC até obter peso constante, conforme as Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (2008). Para esta análise foram pesadas 4g de amostra que foram espalhadas uniformemente em bandejas de vidro e então levadas a estufa. O teor de umidade em base úmida é calculado através da equação (1). 28 � � ����� ��� � ����� ��� ����� ��� (1) Onde, U = umidade da amostra (base úmida) mamostra(i) = massa inicial da amostra (g) mamostra(f) = masa final da amostra (g) 3.3.2 Acidez total titulável Para a determinação da acidez total titulável foi utilizada a metodologia descrita nas Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (2008). Para esta análise foram pesadas 5 g de amostra que foi diluída 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 (2). � �� á���� �í����� 100 � �� ������� � ��� ! " #$á���� " %�� ! " &�� ! " 100 ����� � (2) 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) 29 3.3.3 Densidade da polpa Para a determinação da densidade foram utilizados picnômetros de 50 mL (Figura 6) previamente calibrados com água destilada. A densidade foi obtida pela equação (3). '���� � � ����� � %(�)*ô�, � (3) Em que, ����� � � �(�)*ô�, �-���� � � �(�)*ô�, � .�/�� (4) Onde, ρamostra = densidade da amostra (g/cm³) mamostra = massa da amostra (g) Vpicnômetro = volume do picnômetro (cm³) Figura 6: Polpa de goiaba em picnômetros para a medição da densidade. Fonte: Autoria própria (2016) 3.4 EMULSIFICANTE Para se obter a espuma pelo método de secagem em camada de espuma foi utilizado o emulsificante Emustab, que tem em sua composição monoglicerídeos de ácidos graxos destilados, monoestearato de sorbitana e monoestearato de sarbina polioxietileno. 30 3.5 CONCENTRAÇÕES DO EMULSIFICANTE Foram feitas formulações na polpa de goiaba com a adição de emulsificante (Figura 7) nas concentrações 3%; 6% e 9% a fim de obter a espuma. Figura 7: Amostra do emulsificante. Fonte: Autoria própria (2016) 3.5.1 Preparação das espumas Para a preparação da espuma, a polpa foi previamente descongelada, em seguida pesou-se 200 g de polpa e adicionou-se o emulsificante nas concentrações indicadas no item 3.5. Esta mistura de polpa com o emulsificante foi submetida à agitação constante por 5 minutos em batedeira (Mallory) na velocidade máxima. Ao final da agitação, a espuma foi submetida à análise de densidade, percentual de expansão, avaliação da estabilidade da espuma e capacidade de incorporação de ar (over run). 31 3.5.2 Medição da espessura da espuma Após a formação das espumas, as mesmas foram espalhadas uniformemente nas bandejas de vidro e em seguida utilizou-se um paquímetro universal (Figura 8) para esta medição. Primeiramente, mediu-se a espessura da polpa in natura e posteriormente das espumas nas diferentes concentrações, a fim de fazer uma comparação. Figura 8: Paquímetro universal. Fonte: Autoria própria (2016) 3.5.3 Densidade e percentual de expansão das espumas Para obter o percentual de expansão da espuma, foi necessário determinar a densidade tanto da polpa quanto da espuma. As densidades foram calculadas conforme descrito no subitem 3.3.3. e a expansão da espuma foi calculada pela equação (5). #01�% � 1 ',�(3��⁄ � 1 '(�5(�⁄ 1 '(�5(�⁄ " 100 (5) Onde, Exp = expansão da espuma (%) ρespuma = densidade da espuma (g/cm³) ρpolpa = densidade da polpa (g/cm³) 32 3.5.4 Avaliação da estabilidade da espuma 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 9). Figura 9: Teste de estabilidade da espuma. Fonte: Autoria própria (2016) Depois de preparado o sistema conforme a Figura 9, 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 (Figura 10); 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 (6): #���6�7����� � 1 %8 ,*�8� (6) Onde, Vdrenado = volume de líquido drenado (mL) durante os 5 minutos 33 Figura 10: Desprendimento da primeira gota de líquido. Fonte: Autoria própria (2016) 3.5.5 Determinação da capacidade de incorporação de ar (over run) 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 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 7: % �9�� �:; �� ��1:�� � %,�(3�� � %(�5(� %(�5(� " 100 (7) Onde, Vespuma = volume da espuma após a agitação Vpolpa = volume da polpa com o emulsificante antes da agitação 34 3.6 ENSAIOS PRELIMINARES DE SECAGEM A desidratação foi realizada em estufa de secagem, onde 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 este trabalho foi escolhida a temperatura de 70ºC. Foram realizados testes com bandejas de vidro e de alumínio, com o objetivo de determinar qual seria a melhor a ser utilizada com relação a aderência do produto em suas superfícies e a qualidade do produto final. 3.7 SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA PARA A OBTENÇÃO DO PRODUTO EM PÓ Para o melhor entendimento do processo de secagem em camada de espuma na polpa de goiaba até a obtenção do pó, o processo foi ilustrado em um fluxograma, que é demonstrado na figura 11. 35 Figura 11: Fluxograma experimental para a obtenção de pós de fruta pelo processo foam-mat. Polpa de goiaba Emulsificante Agitação (5 minutos) Formação da espuma Espalhamento nas bandejas Levadas a estufa Secagem (70°C) Desintegração Obtenção da fruta em pó Análises: - Densidade - Acidez Total Titulável - Teor de água Concentrações: 3%, 6% e 9% Análises: - Densidade, expansão, estabilidade e capacidade de incorporação de ar (over run) Análise: - Acidez Total Titulável 36 Para realizar a secagem em camada espuma, as formulações (polpa + emulsificante) foram preparadas conforme descrita no item 3.5.1. Após a obtenção das espumas, o material foi colocado em bandejasde vidro de formato circular (diâmetro 141 mm) e levado para a secagem em estufa na temperatura de operação a 70°C. Em intervalos de 50 minutos, as bandejas eram retiradas da estufa e colocadas dentro de um dessecador e depois eram pesadas. Anotado o valor, voltavam para a estufa. Este procedimento foi realizado até obter uma massa constante. O produto seco obtido na secagem foi retirado das bandejas com o auxílio de uma espátula de alumínio e armazenados em recipientes de vidro devidamente lacrados. 3.7.1 Determinação da acidez total titulável na fruta em pó Foram realizados testes utilizando a metodologia que foi descrita no subitem 3.3.2, entretanto não foi possível observar o ponto de viragem da fenolftaleína devido à fruta em pó ser mais concentrada que a polpa in natura e quando foi diluída obteve uma coloração forte, dificultando assim a observação. A determinação da acidez total titulavel foi obtida conforme a metodologia descrita por Dantas (2010), onde foi pesada 1 g da fruta em pó e diluída em 50 mL de água destilada em um erlenmeyer, onde adicionou-se três gotas de fenolftaleína 1%. 3.8 CURVAS DE SECAGEM As curvas de secagem foram obtidas no decorrer do processo de secagem, a partir da perda de umidade das amostras em função do tempo. As pesagens foram realizadas em balança analítica com precisão de quatro casas decimais em intervalos de 50 minutos até obter massa constante. 37 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 CARACTERIZAÇÃO DA POLPA DE GOIABA Os resultados das avaliações físico-químicas na polpa de goiaba in natura estão apresentados na tabela 2, foi determinado acidez total titulável, densidade e teor de umidade. Tabela 2: Análises físico-químicas da polpa de goiaba in natura. Análises Média* Desvio padrão Acidez total Titulável (g de ácido cítrico / 100 g) 0,55 0,0083 Densidade (g/cm³) 1,027 0,0052 Teor de água (%) 89,417 0,0091 *Média de triplicata Fonte: Autoria própria (2016) Comparando os resultados obtidos com os padrões de identidade e qualidade estabelecidos na Instrução Normativa nº 1, de 7 de janeiro de 2000 para polpa de goiaba (BRASIL, 2000), verificou-se que a acidez total titulável está dentro dos padrões desta norma, visto que o mínimo previsto é 0,40 g/100 g. O valor obtido por Cruz (2013) que foi 0,38 g/100 g não correspondeu as normas estabelecidas, ficando abaixo do valor mínimo previsto pela norma. Enquanto Temóteo et al. (2012) em seu trabalho ao definir a acidez total titulável de 0,49 g/100 g em polpa de goiaba, onde atingiu o valor mínimo previsto. A densidade encontrada na polpa de goiaba (Tabela 2), apresentou valor próximo ao encontrado por Scremin (2007) que foi 1,0229 g/cm³. Porém, quando comparado ao valor descrito por Mattos e Mederos (2008) que foi 1,006 g/cm³, o resultado encontrado foi superior. As polpas possuem elevados teores de umidade. Queiroz et al. (2008) e Cruz (2013) ao estudarem goiabas (Psidium guajava L.) encontraram umidade igual a 86,7% e 87,63% respectivamente, valores inferiores ao obtido nesse trabalho que foi de 89,417%. 38 4.2 CONCENTRAÇÕES DE EMULSIFICANTE Nos testes preliminares, verificou-se que é necessária a adição de um aditivo emulsificante para que se possa obter a formação da espuma. Observou-se que a agitação por 5 minutos da polpa de goiaba sem a adição do emulsificante não formou a espuma (Figura 12a). Com a adição do emulsificante e agitados por 5 minutos, pôde-se observar a formação da espuma (Figura 12b, 12c, 12d), para as concentrações pré-estabelecidas. Figura 12: Polpa de goiaba sem emulsificante (a), espuma de polpa de goiaba com 3% (b), com 6% (c) e com (d) 9% de emulsificante. Fonte: Autoria própria (2016) Souza et al. (2011) relataram em seu trabalho que o Emustab é adequado para a produção de espuma de polpa de cupuaçu, pois reduziu satisfatoriamente a densidade e causou pouca alteração na acidez total titulável. Pela figura 12 pode-se observar também que com o aumento da concentração de emulsificante, foi se obtendo uma coloração mais clara. 39 Observou-se que a adição de emulsificantes nas suas diferentes concentrações influenciou na densidade e expansão da espuma, estabilidade e na capacidade de incorporação de ar (over run). 4.2.1 Densidade e Expansão da espuma Segundo Van Arsdel e Copley (1964) apud Dantas (2010), a densidade das espumas deve estar compreendida numa faixa de 0,1 a 0,6 g/cm³. Figura 13: Variação da densidade das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante Fonte: Autoria própria (2016) Observou-se que na medida em que aumentou-se a concentração do emulsificante, a densidade foi diminuindo (Figura 13). Esse resultado também foi observado por Karim e Chee Wai (1999) apud Dantas (2010) ao estudarem as características de uma espuma de carambola com a adição de 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. Entretanto, Cruz (2013) utilizou em seu trabalho concentrações de 2,5%; 5%; 7,5% e 10% de emulsificante e observou que acima da concentração de 5% não houve mais mudanças, a redução na densidade da espuma não foi observada. y = -0,003x2 - 0,037x + 1,036 R² = 0,991 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 3 6 9 D en si da de (g /c m ³) Emulsificante (%) 40 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, no qual resulta na maior incorporação de ar a mistura e, devido a isto ocorre a redução na densidade das espumas. A formulação que continha 9% de emulsificante apresentou densidade 0,45 g/cm³ e ficou dentro dos parâmetros proposto Van Arsdel e Copley (1964). Figura 14: Variação do percentual de expansão das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante. Fonte: Autoria própria (2016) Foram determinadas as densidades das espumas e da polpa para que se pudesse avaliar a expansão das espumas (Figura 14). Observou-se que quanto maior a concentração de emulsificante, maior foi a expansão da espuma. A maior expansão da espuma ocorreu na concentração em que apresentou menor densidade, pois houve uma maior incorporação e retenção de ar, que foi na concentração de 9%, onde a expansão foi maior que 100%. Dieb et al. (2015) utilizaram 1% de Emustab e 1% de Liga Neutra como aditivo alimentar para a formação da espuma e obteve resultados satisfatórios com expansão maior que 100%. y = 1,698x2 - 1,346x + 0,007 R² = 1 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 0 3 6 9 Ex pa n sã o da es pu m a (% ) Emulsificante (%) 41 Quando os resultados de expansão da espuma são maiores que 100%, isto quer dizer que a secagem em camada de espuma é viável, pois a transferência de calor e massa é favorecida pela maior área de contato. 4.2.2 Capacidade de incorporação de ar (over run) De acordo com a figura 15, a capacidade de incorporação de ar (over run) foi aumentando com a adição de emulsificante. Houve um aumento bastante significativo na concentração de 6% para 9%, apresentando valor acima de 100% na formulação com 9% de emulsificante. Isso implica dizer que com 9% de concentração de emulsificante é o suficiente para aumentar em 100% a incorporação de ar. Figura 15: Variação do percentual de capacidade de incorporação de ar (over run) das espumas de polpa de goiaba em função da concentração de emulsificante. Fonte: Autoriaprópria (2016) A figura 16 destaca o aumento da incorporação de ar para as amostras sem a adição do emulsificante (Figura 16a) e com a adição de 9% de emulsificante (Figura 16b). y = 2,395x2 - 11,02x + 4,437 R² = 0,945 -20 0 20 40 60 80 100 120 0 3 6 9C ap ac id ad e de in co rp o ra çã o de ar (% ) Emulsificante (%) 42 Figura 16: Incorporação de ar sem a adição de emulsificante (a) e com a adição de 9% de emulsificante (b). Fonte: Autoria própria (2016) 4.2.3 Estabilidade da espuma A determinação da estabilidade da espuma é bastante 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 3. Tabela 3: Resultados observados no teste de estabilidade da espuma. Concentraçao de emulsficante (%) Vdrenado Estabilidade 3 1,4 0,71 6 1,1 0,91 9 - - Fonte: Autoria própria (2016) Observou-se que quanto maior a concentração de emulsificante, menor é o volume drenado (Figura 17), e maior é a estabilidade da espuma. Na formulação com 9% de emulsificante foi observado o período de uma hora e não houve volume drenado neste intervalo de tempo, isso ocorreu devido à grande incorporação de ar formada com esta concentração. Ratti e 43 Kudra (2006) apud Cruz (2013), afirmaram que se durante pelo menos uma hora as espumas não colapsarem, estas são consideradas mecanicamente estáveis durante todo o processo de secagem. Entretanto, Cruz (2013) 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. Figura 17: Volume drenado no teste de estabilidade da espuma com 3% (a) e com 6% (b) de emulsificante. Fonte: Autoria própria (2016) Verificou-se que quanto maior a concentração de emulsificante, mais consistância se obtinha a mistura (polpa + emulsificante) e devido a esta maior consistência, verificava-se uma maior estabilidade na espuma. 4.2.4 Espessura das espumas As espessuras da polpa in natura e das espumas estão dispostas na Tabela 4, onde se pôde observar um aumento da espessura com a adição de emulsificante. Isto ocorreu, pois houve uma maior incorporação de ar com o aumento da concentração de emulsificante. 44 Tabela 4: Espessuras das espumas nas diferentes concentrações. Concentração (%) Espessura (mm) 0 2 3 2,5 6 3 9 5 Fonte: Autoria própria (2016) Nota-se também que houve uma diferença um pouco maior na concentração de 6% para 9% do que de 3% para 6%, resultado este já esperado, pois houve uma expansão e incorporação de ar maior na formulação com 9% de emulsificante. 4.3 SECAGEM EM CAMADA DE ESPUMA A secagem em camada de espuma foi realizada na polpa de goiaba com a adição de emulsificante nas concentrações 3%; 6% e 9%. Foi realizada em estufa de secagem a 70°C até obter uma massa constante. A figura 18 apresenta a perda de massa em função do tempo. Figura 18: Variação da perda de massa da polpa de goiaba em função do tempo com a adição de emulsificante nas diferentes concentrações. Fonte: Autoria própria (2016) 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 Pe rd a de m as sa (g ) Tempo (h) 3% 6% 9% 45 O tempo de secagem foi 5 horas para polpa com 3% de emulsificante e aproximadamente 6 horas para a polpa com 6% e 9% de emulsificante (Figura 18). Pode ser observado na figura 18 que o tempo de secagem na concentração com 3% de emulsificante foi menor do que nas outras concentrações. Observações semelhantes foram observadas por Cruz (2013) que utilizou concentrações de 2,5% e 5% de emulsificante na polpa de goiaba, onde devido à menor estabilidade da espuma apresentada com 2,5% de emulsificante, formou-se uma crosta na superfície da bandeja, dificultando assim a remoção do resto da água contida no interior da espuma. Nota-se que a secagem ocorreu em período de taxa decrescente conforme registrado em outros trabalhos: na secagem em camada de espuma da polpa do fruto do mandacaru (MELO et al., 2013), na polpa de ceriguela (FURTADO et al., 2010), na polpa de graviola (GURGEL et al., 2015). Também pode-se observar que as espumas secaram mais rapidamente no início do processo do que no final, isto ocorreu devido a uma redução no teor de água. Na Figura 19 foram realizados testes com bandejas de alumínio (Figura 19a) e de vidro (Figura 19b), onde observou-se que na bandeja de alumínio a secagem em camada de espuma foi mais rápida devido o alumínio possui uma alta capacidade calorífica (100 vezes maior) em relação ao vidro, porém na fase de desintegração (retirada do produto da bandeja) no vidro não houve dificuldade na coleta do produto, enquanto que para alumínio houve perda do produto final em função da aderência do material a placa. Com isso, optou-se por fazer as secagens em bandejas de vidro. 46 Figura 19: Desintegração de polpa de goiaba com emulsificante em pó em bandeja de alumínio (a) e em bandeja de vidro (b). Fonte: Autoria própria (2016) Os resultados da obtenção do pó na secagem em camada de espuma da polpa de goiaba estão mostrados na Figura 20, nas diferentes concentrações: 3% (Figura 20a), 6% (Figura 20b) e 9% (Figura 20c). Verificou-se que com o aumento da concentração, a desintegração foi ficando cada vez mais fácil, isto ocorreu devido às concentrações maiores obterem mais espumas, uma vez que quanto maior a incorporação de ar na espuma melhor será o processo de secagem. Figura 20: Polpa de goiaba em pó com emulsificante nas concentrações 3% (a), 6% (b) e 9% (c). Fonte: Autoria própria (2016) A figura 21 mostra uma imagem do pó da polpa de goiaba com 9% de emulsificante pela secagem em camada de espuma. 47 Figura 21: Pó da polpa de goiaba com 9% de emulsificante. Fonte: Autoria própria (2016) Com relação a 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. 48 5. CONCLUSÃO Analisando os resultados referentes à densidade, expansão da espuma, incorporação de ar e estabilidade para as concentrações (3%, 6% e 9%) utilizadas no trabalho, permite inferir que a mistura de polpa de goiaba com emulsificante na concentração com 9% foi considerada a mais apropriada, pois apresentou uma maior expansão e incorporação de ar, ótima estabilidade e a densidade da espuma que é um dos parâmetros principais para o processo de secagem em camada de espuma, no qual o resultado obtido ficou consistente com os dados estudados na literatura. Com a adição de emulsificante na polpa de goiaba houve uma redução na densidade da espuma, pois devido a fase de agitação, há uma incorporação de ar na espuma. De acordo com os resultados obtidos no presente trabalho concluiu-se que a secagem em camada de espuma é uma técnica viável e bastante promissora, visto que possui baixo custo operacional e opera em baixas temperaturas. 49 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APENBURG, O.R.O. Desidratação do côco pelo processo foammat (côco em pó). Campinas: 1971. 37p. (Dissertação de Mestrado). BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa nº 1 de 7 de janeiro de 2000. Regulamento Técnico Geral para fixação dos padrões de identidade e qualidade para polpa de fruta. Diário Oficial da União, DF, 10 jan. de 2000. BRASIL. Ministério da saúde. Secretária de Vigilância Sanitária. Portaria N° 540 de 1997. Aprovar os Regulamentos Técnicos para Fixação dos Padrões de Identidade e Qualidade, para refresco, refrigerante, preparado ou concentrado líquido para refresco ou refrigerante, preparado sólido para refresco, xarope e chá pronto para o consumo. 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