desidrataÇÃo de laranja em diferentes cortes e …
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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: Engo Agric. 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
DATA DA DEFESA: 24 de Novembro de 2017.
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
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................31
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. Palavras-chave: Citrus sinensis; cinética de desidratação; qualidade.
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. Keywords: Citrus sinensis, kinetics of dehydration; quality.
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 pré-
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(Ui−Uf)
(100−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∗)
(5,645∗L∗+ a∗− 3,02∗b∗) (Eq. 6)
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).
Os demais dados foram analisados de forma descritiva.
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
Fatia sem mesocarpo
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
Sólid
os
solú
veis
to
tal,
oB
rix
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
fati
a
com
mes
oca
rpo
com
mes
oca
rpo
com
mes
oca
rpo
sem
me
soca
rpo
sem
me
soca
rpo
sem
me
soca
rpo
gom
o
go
mo
gom
o
gom
o
Innatura
45 oC 65 oC 85 oC 45 oC 65 oC 85 oC Innatura
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
da coordenada a* e do ângulo Hue e, redução da coordenada b*.
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