/

I

sPCAJU 9001OTIMIZAÇÃO DA DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE

(Anacardium occidentale L.) EM SOLUÇÃO DE GLICOSEUTILIZANDO A METODOLOGIA DA SUPERlCIERESPOSTA. \

DEI. \

l-Departamento de Engenharia de Alimentos - Universidade Estadual de CampinasCaixa Postal 6121-CEP: 13083-970 - Campinas - SP - BrasilTelefone: (0-xx-19)3788-4057 - Fax: (0-xx-19)3788-4027 - Email: pazoubel@ceres.fea.unicamp.br

2- Departamento de Engenharia de Alimentos - Universidade Estadual de CampinasCaixa Postal 6121-CEP: 13083-970 - Campinas- SP - BrasilTelefone: (0-xx-19)3788-4057 - Fax: (0-xx-19)3788-4027 - Email: anoar@ceres.fea.unicamp.br

3- Departamento de Engenharia de Alimentos - Universidade Estadual de CampinasCaixa Postal 6121-CEP: 13083-970 - Campinas - SP - BrasilTelefone: (0-xx-19)3788-4046 - Fax: (0-xx-19)3788-4027 - Email: fexmurr@ceres.fea.unicamp.br

RESUMO - A desidratação osmótica de fatias do pedúnculo de caju em solução de glicose demilho foi otimizada através da metodologia da superficie de resposta com a fmalidade deobter máxima perda de água com uma mínima incorporação de sólidos. A influência datemperatura (30-50°C), da concentração (40-60% p/p) e do tempo de imersão (90-240min) foiestudada e as respostas perda de água e ganho de sólidos foram ajustadas a polinômios comcoeficiente de correlação superiores a 0,92. Três condições ótimas de processamento foramescolhidas e a qualidade do pedúnculo após o processamento foi avaliada através de análisesde vitamina C.

PALAVRAS-CHAVE: caju; desidratação osmótica; metodologia da superficie de resposta.

ABSTRACT - Osmotic dehydration of cashew apple in com glucose solution was optimizedthrough response surface methodology to obtain maximum water loss and minimizedincorporation of solids. The influence of temperature (30-50°C), solution concentration (40-60% w/w) and immersion time (90-240min) was studied and responses of water loss andsolids gain were fitted to polynomials with multiple correlation coefficients above 0.92. Threeoptimum sets were selected and the quality of the pedunc1e after processing was evaluated byvitamin C analysis.

KEYWORDS: cashew apple; osmotic dehydration; response surface methodology.

l.INTRODUÇÃO

O pseudofruto do caju é um produtoaltamente perecível, que possui uma cascamuito frágil, sobre a qual existe umamucilagem na qual se fixam fungos, dando-lhes condições propícias para seudesenvolvimento, que é ainda favorecidoquando condições de temperatura e umidadeforem elevadas nas regiões produtoras de caju(Menezes et aI., 1980).

O processo de desidratação osmótica éum método de preservação bastante utilizadoem frutas e baseia-se na imersão destas,inteiras ou fatiadas, em soluções hipertônicas,originando dois fluxos principais, que são asaída de água do produto para a soluçãoosmótica e uma migração de solutos dasolução para o sólido. Um terceiro fluxo,embora insignificante em relação aos outros

1 <Yl: L o '" G R i: ~ <,. o B t< l" 5" ( L- f ] {< o D E E N r;;E tJ ri f r€ J A Q v} fVtl C FI } A t.{ . I .2 OO;Z J fJa..fC: .f\n~ . -Ó» r J cei,J : p [3E: Q / U FR fj j j OO':)· C!> - RO/'vl

dois no que diz respeito à intensidade, é aperda de nutrientes da fruta, que pode serimportante para as características sensoriais enutricionais do produto (Raoult- Wack et aI.,1989). Glicose e sacarose são os agentesosmóticos mais utilizados em frutas (Bolin etaI., 1983; Lerici et aI., 1985).

A quantidade e a taxa de águaremovida do produto dependem de algumasvariáveis de processo, como concentração ecomposição da solução osmótica,temperatura, tempo de imersão, proporçãoamostra/solução e agitação (Lerici et aI.,1985).

Sendo assim, o presente trabalho tevecomo objetivo a otimização da desidrataçãoosmótica de fatias do pedúnculo do caju emsolução de glicose de milho através dametodologia da superficie de resposta, quevem sendo aplicada com sucesso naotimização do processamento de alimentospor vários pesquisadores (Guerrero et aI.,1996; Vijayanand et aI., 1995), em função dasvariáveis concentração de açúcar na solução,temperatura de processo e tempo de imersão,com a finalidade de se obter um produto comcaracterísticas de alimento fresco.

2.MATERIAL E MÉTODOS

Cajus maduros (10-12°Brix)procedentes do Piauí e adquiridos no mercadolocal, foram lavados e em seguida retiradas àcastanha e às extremidades superior e inferiordo pedúnculo, que foi cortado em rodelas de0,5cm de espessura.

As fatias foram imersas, uma a uma,em béqueres de 600mL contendo a soluçãodesidratante de glicose de milho (MOR-REX®1940, Com Products Brasil) e 0,02%de metabissulfito de sódio, aquecidos àtemperatura de processo e agitados a 80rpmem uma incubadora (Tecnal, TE-421). Arelação amostra/solução de 1:10 foi utilizadapara diminuir a diluição da solução osmótica.Após tempos pré-determinados, as fatiasforam retiradas da solução, enxaguadas comágua destilada para retirar o excesso desolução osmótica, colocadas em papel

absorvente e pesadas. Os ensaios foram feitosem triplicata.

2.I.Planejamento Experimental

Para estudar os efeitos da temperatura,da concentração e do tempo na perda de águae no ganho de sólidos na desidrataçãoosmótica de fatias do pseudofruto de caju foiutilizado um planejamento fatorial completo23

, mais os pontos centrais (nível O) e pontosaxiais (níveis ± a). Dessa forma, cada fatorfoi estudado em 5 níveis, conforme apresentaa Tabela 1, sendo realizados um total de 17ensaios (Tabela 2).

Tabela 1. Variáveis independentes codificadasVariável -u -1 O +1 +0,

Temperatura eC) 30 34 40 46 50Concentração (%) 40 44 50 56 60Tempo (mio) 90 120 165 210 240

As respostas perda de água e ganho desólidos foram calculadas de acordo com asequações 1 e 2, respectivamente (Hawkes eFlink, 1978):

PA(%) MAo -(M, -MS,) .100 (1)MAo+MSo

GS(%) MS, - MSo . 100 (2)A«, +MSo

Onde:MAo = peso da água inicialmente presente (g);MSo = peso dos sólidos inicialmente presentes(g);M, = peso da amostra no tempo t (g);MSt = peso dos sólidos no tempo t (g).

A determinação da umidade foirealizada em estufa a vácuo a 70°C por 24h.

2.2.Análise Estatística

A elaboração dos modelos de perda deágua e ganho de sólidos foi feita utilizando oprograma STATISTICA 5.0. sendoconsiderado preditivo o modelo queapresentasse regressão significativa ao nívelde 95% de confiança, falta de ajuste nãosignificativa ao mesmo nível de confiança e

alto valor de R2. O maior valor de R2 é um, eele só ocorrerá se não houver resíduo algum e,portanto, toda a variação em tomo da médiafor explicada pela regressão. Quanto maisperto de um estiver o valor de R2, melhor terásido o ajuste do modelo aos dados observados(Barros Neto et al., 1996).

As respostas perda de água e ganho desólidos foram representadas através da função<p (equação 3):

rp =P. + P,T + p,C + p,t + PIIT' + p"c' + p"t' + PI2TC+ PI3Tt+ p"Ct(3)

o erro relativo médio (P) foi calculadoatravés da Equação 4 (Lomauro et aI., 1985) afim de avaliar se os modelos utilizados foramou não preditivos (P < 10%).

(4)

Onde:P = desvio relativo médio (%);Vp = valores preditos pelo modelo;Vo = valores observados experimentalmente;N = número de pontos experimentais.

2.3.Qualidade do Produto Final

A qualidade do produto [mal foiavaliada através de análises de vitamina C, deacordo com a metodologia descrita porRanganna (1977).

3.RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1.Planejamento Experimental

Os valores das respostas perda de água(PA) e ganho de sólidos (GS) na desidrataçãoosmótica de fatias do pedúnculo do caju emsolução de glicose de milho, de acordo com oplanejamento experimental proposto,encontram-se na Tabela 2.

Todos os ensaios realizados nascondições máximas de tempo e temperaturaresultaram em um produto escurecido e comtextura diferente da fruta in natura,

provavelmente devido ao comprometimentoda estrutura celular, conforme resultadosencontrados por Rastogi e Raghavarao(1994), Videv et al. (1990) e Yang e LeMaguer (1992) na desidratação osmótica defrutas, como maçã, morango e coco. Sendoassim, temperaturas acima de 45°C não serãoutilizadas neste estudo.

Tabela 2. Valores perda de água e ganho desólidos obtidos experimentalmente

Ensaio T C t PA GS(0e) (%) (min) (%) (%)

1 34 44 120 24,202 0,9982 46 44 120 35,723 1,6503 34 56 120 26,973 1,3444 46 56 120 42,392 2,2565 34 44 210 32,061 1,6096 46 44 210 50,712 1,9837 34 56 210 38,028 2,0208 46 56 210 56,554 2,6499 40 50 165 36,119 1,14010 40 50 165 38,594 1,18011 40 50 165 37,801 1,14912 30 50 165 26,740 0,45413 50 50 165 49,507 1,80714 40 40 165 26,906 1,37915 40 60 165 36,020 2,01016 40 50 90 29,385 1,93017 40 50 240 45,950 2,990

3.2.Análise Estatística

Os resultados da análise estatísticaaplicada aos dados experimentais permitiramavaliar quais fatores ou variáveis(temperatura, tempo e concentração)exerceram efeito significativo (p:S;0,05) emcada resposta. Para a perda de água, apenas osparâmetros lineares das variáveis foramsignificativos a 95% de confiança econsiderados no modelo de predição, sendo atemperatura o fator a exercer maiorinfluência.

Em relação ao ganho de sólidos,apenas os termos quadráticos da temperaturae a interação concentração/tempo não foramsignificativos a p~0,05. O tempo de imersão,seguido da temperatura, foram os principaisfatores a influir na incorporação de sólidos.

Os resultados da Análise de Variância(ANOV A) são apresentados na Tabela 3,onde os valores em negrito são significativos

(P~0,05). Os modelos ajustados para perda deágua e ganho de sólidos apresentaramregressão significativa e falta de ajuste nãosignificativa a 95% de confiança e coeficientede correlação superior a 0,92.

Os modelos propostos para descrevera perda de água e o ganho de sólidos nadesidratação osmótica de fatias do pedúnculodo caju em solução de glicose de milho sãodescritos pelas equações 4 e 5,respectivamente

Tabela 3. Análise de variância para perda deágua e ganho de sólidos

Perda de águaGL MQ Fcalc

RegressãoResíduoFalta de ajusteErro puroTotal

31311216

429,6168,2569,4671,598

52,037

5,924

0,923Ganho de sólidos

GL MQ Fcalc

Regressão 7Resíduo 9Falta de ajuste 7Erro puro 2Total 16

0,9040,0060,008

0,0005

150,667

16,000

R2 0,991GL: grau de liberdadeMQ: média quadrática

PA(%) = -55,790 + 1,255T + 0,448C + 0,1241 (5)

GS(%) = 17,756 + O,013T - 0,581C + 0,005C2- 0,0601 +

+ 0,000212 + 0,002TC + 0,0003TI(6)

Onde:T= temperatura (OC);C= concentração (%);T= tempo (min).

3.3.0timização

A otimização do processo osmóticoteve como objetivo manter as característicasda fruta fresca, utilizando temperaturas quenão provocassem alterações na estrutura domaterial, através da maximização da perda deágua e minimização do ganho de sólidos.

A razão ganho de sólidos/perda deágua (GSIPA) é um bom indicador do grauque o processo alcança, conforme estudosrealizados por Ravindra e Chattopadhyay(2000) na otimização do processo osmóticode cubos de batata Lazarides et al. (1995)utilizaram a razão inversa (PAlGS) nadesidratação de maçãs.

A variação da razão GSIPA em funçãodas variáveis tempo de imersão, temperatura econcentração da solução são apresentadas nasFiguras 1 e 2. Para processos realizados emtempos intermediários (130 a 200 min) econcentrações entre 43 e 56%, baixos valoresde GSIPA foram obtidos, independente datemperatura utilizada. Entretanto a realizaçãodo processo por longos tempos (acima de 220mio) ou tempos curtos (até 100 min)resultaram em maiores valores de GSIPA.

_ 0,026

CJ 0,029CJ 0,032CJ 0,035CJ 0,038CJ 0,041CJ 0,044CJ 0,048

0,0510,054above

Figura 1. Superficie de resposta para a relaçãoGSIPA a T= 40°C

_ 0,036

CJ 0,042CJ 0,047CJ 0,053CJ 0,058CJ 0,064CJ 0,069CJ 0,075CJ 0,080

0,086aoove

Figura 2. Superficie de resposta para a relaçãoGSIP A a C= 50%

Levando-se em consideração todas asobservações realizadas e com a finalidade deotimizar o processamento (baixos valores deGSfPA), três condições ótimas foramescolhidas para validar os modelosexperimentais de perda de água e ganho desólidos (Tabela 4). Observa-se que osmodelos propostos (equações 5 e 6)conseguiram predizer com bastantefidelidade os valores de perda de água eganho de sólidos, com valores de erro médiorelativo inferiores a 10%.

Tabela 4.Condições ótimas do processoosmótico em soluções de glicose de milho

Condições ótimas2 3Fator 1

TeC)C(%)t (min)

3452165

4244120

3060160

PreditoPA(%)GS(%)ObservadoPA(%)GS(%)

28.580 30.636 31.5121.456 1.828 2.760

25.718 28.266 32.5041.453 1.972 2.4306,97 6.68(PA) (OS)

P(%)

3.4.Qualidade do Produto Final

A influência do processo osmótico noconteúdo de ácido ascórbico do caju éapresentada na Tabela 5. Observa-se quetodas as condições de processamentoresultaram em perda de vitamina C, sendoestas perdas maiores quando a temperatura de42°C foi utilizada (condição 3). Utilizandobaixas temperaturas, a perda de ácidoascórbico durante o processo osmótico podeser atribuída ao fluxo de saída desta vitaminado produto para a solução desidratante,conforme observações feitas por Islam e Flink(1982) durante o processo osmótico de fatiasde batata em soluções de sacaroselNaCI. Emprocessos realizados com altas temperaturas,a degradação química, assim como a difusão,são os fenômenos mais significantesocorrendo, conforme estudo realizado porVial et aI. (1991).

Tabela 5. Teor de vitamina CÁcido Fruta 1 2 3

Ascórbico frescamg/l00g(fruta fresca) 204,78 134,37 130,30 116,61Perda (%) 34,38 36,37 43,06

4.CONCLUSÃO

No processo osmótico do pseudofruto docaju em solução de sacarose e glicose ficouevidenciada a influência da temperatura, dotempo e da concentração da solução nosvalores das respostas perda de peso, perda deágua e ganho de sólidos. Os valores dessasrespostas aumentam com o aumento dessesparâmetros.

Todos os modelos experimentais gerados(perda de água e ganho de sólidos) pelametodologia da superfície de resposta foramconsiderados preditivos por apresentaremregressão significativa e falta de ajuste nãosignificativa, ambos ao nível de 95% deconfiança e valores satisfatórios de R2.

Das condições otimizadas obtidas doprocesso osmótico, a desidratação dopseudofruto em solução de glicose de milhocom concentração de 44% (P/p) por 120minutos e temperatura de 42°C (condição 3)apresentou maior perda de vitamina C.

5.REFERÊNCIAS

BARROS NETO, B.; SCARMINIO, I.S.;BRUNS, RE. Planejamento e otimizaçãode experimentos, Campinas, 299p, 1996.

BOLIN, H. R; HUXSOLL, r.c, JACKSON,R; NG, K.G. Effect of osmotic agentsand concentration on fruit quality.Journal of Food Science, v.56, p.202-205, 1993.

GUERRERO, S.; ALZAMORA, S.M.;GERSCHENSON, L.N. Optimization ofa combined factors technology forpreserving banana purée to minimizecolour changes using response surfacemethodology. Journal of FoodEngineenng, v.28, p.307-322, 1996.

HA WKES, J.; FLINK, J. Osmoticconcentration of papaya: influence of

process variables on the quality. Journalof Food Processing and Preservation, v.2,p. 265-284, 1978.

ISLAM, M. N.; FLINK, L. N. Dehydrationof potato II - Osmotic concentration andits effect on air drying behavior. Journalof Food Technology, v.17, n.3, p.387-403,1982.

LAZARIDES, H.N.; KATSANIDIS, E.;NICKOLAIDIS, A Mass transfer duringosmotic preconcentration aiming atminimal solid uptak:e. Journal of FoodEngineering, v.25 ,p. 151-166, 1995.

LERICI, C.R; DALLA ROSA, M.;BARTOLUCCI, L. Osmotic dehydrationof fruits: influence of osmotic agents ondrying behavior and product quality.Journal of Food Science, v.50, p. 1217-1220, 1985.

MENEZES, n.c., DRAETTA, I.S.; SALES,AM.; LEITÃO, M.F.F.; CAMPOS,S.D.S.; CABRAL, AC.D.; ORTIZ,S.A;MADI, L.F.C.; SOLER, RM.; GAZETA,E.F. Alguns aspectos tecnológicos dasfrutas tropicais e seus produtos, p.9-83,1980.

RANGANNA, S. Manual of analysis of fruitand vegetables products. New Delhi:Mc-Graw Hill Publishing Company,634p., 1977.

RAOULT-WACK, A L.; LAFONT, F.;RIOS, G.; GUILBERT, S. Osmoticdehydration: study of mass transfer interms of engineering properties. In:MUJUMDAR, A S.; ROQUES, M. ADrying of solids. New York: HemispherePublishing Company, p. 487-495, 1989.

RASTOGI, N. K.; RAGHA VARAO, K. S.M. S. Effect of temperature andconcentration on osmotic dehydration ofcoconut. Food Science and Technology-Lebensmittel- Wissenschaft &Technologie, v.27,p. 564-567, 1994.

RAVINDRA. M.R; CHATTOPADHYAY,P.K. Optimisation of osmoticpreconcentration and fluidised bed dryingdehydrated quick-cooking potato cubes.Journal of Food Engineering, v.44, p.5-11,2000.

VIAL, C.; GUILBERT, S.; CUQ, J. Osmoticdehydration of kiwi fruits: influence ofprocess variables on the color and

ascorbic acid contento Sciences desAliments, v.l l , p. 63-84, 1991.

VIDEV, K.; TANCHEV, S.; SHARMA, RC.; JOSm, V. K. Effect of sugar syrup /concentration and temperature on the rateof osmotic dehydration of apples.Journal of Food Science and Technology,v.27, n.5, p.307-308, 1990.

VIJA YANAND, P.; CHAND, N.; EIPESON,W.E. Optimization of osmoticdehydration of cauliflower. Journal ofFood Processing and Preservation, v.19,p.229-242, 1995.

YANO, D. c., LE MAOUER, M. Osmoticdehydration of strawberries in a batchrecirculation system. Journal of FoodQuality, v.15, p.387-397, 1992.

6.AGRADECIMENTO

Os autores agradecem o valioso apoiofinanceiro dado pela FAPESP (Fundação deAmparo à Pesquisa do Estado de São Paulo),sem o qual não seria possível a realizaçãodeste trabalho, e a Com Products Brasil pelofornecimento da glicose desidratada MOR-REX®1940.

\