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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PESQUISA

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA – PIBIC : CNPq,

CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT, PADRC E FAPESPA

RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO

Período : Agosto/2014 a Agosto/2015

( ) PARCIAL

(x) FINAL

IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO

Título do Projeto de Pesquisa:

Corantes de açaí: otimização dos processos de obtenção , purificação, caracterização e

avaliação da estabilidade

Nome do Orientador: LENIO JOSÉ GUERREIRO DE FARIA

Titulação do Orientador: DOUTOR

Faculdade: ENGENHARIA QUÍMICA

Instituto/Núcleo: ITEC

Laboratório: LABORATÓRIO DE SECAGEM E RECOBRIMENTO DE PARTÍCULAS-

LSRP

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Título do Plano de Trabalho :

Estudo do comportamento higroscópico de açaí (Euterpe oleracea Mart.) em pó, pelo

método de aproximação gravimétrica estático.

Nome do Bolsista: JOSÉ LOBATO DAS NEVES JUNIOR

Tipo de Bolsa : PIBIC/CNPq – AF

INTRODUÇÃO

O aumento da demanda do mercado consumidor por corantes naturais e as

restrições impostas pelos órgãos de controle internacionais à utilização dos corantes

artificiais na industria alimentícia, cosmética e farmacêutica, têm elevado a importância e

o interesse por esses aditivos estéticos naturais, como sucedâneos de muitos aditivos

sintéticos empregados atualmente nessas industria.

Assim o Brasil, em especial a região amazônica, se apresenta como produtor de

algumas plantas fornecedoras de corantes, dentre elas o açaí (Euterpe oleracea Mart.),

que pode ser economicamente vantajoso para o segmento de corantes naturais, em

especial para aplicações em alimentos de material rico em antocianinas, nos mercados

interno e externo. Entretanto, existe a necessidade de pesquisas para o desenvolvimento

de novas tecnologias de secagem, extração e de otimização das atividades de pós-

colheita de modo a melhorar a quantidade dos produtos obtidos. Assim, propõe-se obter

compostos bioativos, ricos em antocianinas, a partir do fruto de açaí, utilizando sistemas

dinamicamente ativos, como a secagem de pastas e suspensões em secadores de leito

de jorro com partículas inertes

JUSTIFICATIVA

A proposta deste projeto tem como função básica desenvolver uma pesquisa

voltada ao uso racional de produtos e subprodutos oriundos da biodiversidade amazônica,

gerar tecnologias apropriadas para obtenção e beneficiamento desses produtos.

Justifica-se o desenvolvimento deste trabalho em virtude do aumento na demanda

do mercado consumidor por corantes naturais, e nas restrições impostas pelos órgãos de

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controle internacionais à utilização dos corantes artificiais na indústria alimentícia,

cosmética e farmacêutica, ocasionando assim o interesse pelos corantes naturais, como

sucedâneos de muitos aditivos sintéticos empregados atualmente nesses segmentos

industriais.

Seca-se um material ou produto para dar a ele, principalmente, uma melhor

qualidade mantendo suas propriedades físicas e químicas, com a redução da sua

umidade a valores tais que não exerçam papel biológico, inibindo a ação de agentes de

deterioração como os microrganismos, e também, reduzir a massa do material e,

consequentemente, o custo de transporte. Segundo a literatura comum em tecnologia de

alimentos, a baixa atividade de água nos alimentos desidratados não permite que haja a

proliferação de microrganismos, inibindo, então, a maioria das reações químicas e

enzimáticas causadoras de possíveis alterações das características desejáveis desses

alimentos.

Alguns motivos para o uso da secagem em processos industriais:

1. Redução do peso do material e consequentemente dos custos de transporte;

2. Redução da umidade até valores ótimos, abaixo dos quais não seja possível haver

a proliferação de micro-organismos;

3. Propiciar condições de armazenagem por longo período de tempo ao produto;

4. Concentrar as suas substâncias de interesse para mudar ou mesmo melhorar o

sabor e agregar valor ao produto

5. Produção de um material mais apropriado para um determinado uso;

6. Obtenção de propriedades mais precisas.

OBJETIVOS

Geral:

Este Projeto de Pesquisa tem como objetivo principal desenvolver e otimizar

processos para obtenção de corantes em pó, provenientes de frutos de açaí, visando

estabelecer tecnologias apropriadas para sua aplicação em diferentes segmentos

industriais. Quantificar a higroscopicidade do corante de açaí em pó, utilizando o método

estático, e, propor condições seguras para seu armazenamento visando aplicações

tecnológicas e industriais

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Específicos:

Por meio de solventes, extrair o corante de açaí rico em antocianinas totais

presentes no produto seco, obtido na secagem convectiva em estufa a vácuo. Entretanto,

por um problema elétrico a estufa a vácuo, foi utilizado uma estufa comum (á pressão

atmosférica) e, para não alterar tecnicamente as condições da coleta de dados, alterou-se

a temperatura para 50°C.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais:

Foram utilizados no desenvolvimento do trabalhos, equipamentos e materiais

comuns de laboratório, além soluções, reagentes químicos e vidrarias, tais como: béquer,

buretas, pipetas, balões volumétricos, solução de álcool etílico, solução de ácido cítrico,

estufa (Quimis, Q314 M 222), espátula, balança analítica (Shimadzu, AUY 220), soluções

salinas (vários sais), bandejas de alumínio, evaporador rotativo (Laborota), estufa DBO

(Quimis, 315.d16).

Métodologia:

A matéria prima utilizada consistiu de frutos de açaí maduros, que foram

adquiridos no centro comercial de Belém. Inicialmente foi preparado um extrato para

concentrar o corante do açaí, utilizando álcool etílico acidificado (com 1% de ácido cítrico)

como solvente concentrado a 92,8%, levado posteriormente a um evaporador rotativo

para concentrar o extrato corante. O extrato obtido foi colocado em estufa a 50ºC para

secagem.

A condução e analise da cinética de secagem do extrato corante foi feita em

triplicata. A Figura 1 ilustra os béqueres contendo os extratos corantes, onde foi medido

em cada béquer um volume de 100 mL do extrato. Pesou-se a massa de cada um e foi

levado para a estufa. A cada intervalo de tempo regular media-se a redução de massa

das amostras, e, desse modo foi possível construir curvas de secagem (umidade versus

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tempo) e com base nela conhecemos seu comportamento e também o tempo necessário

para do extrato se obter o corante em pó.

Figura 1. Amostras do extrato corante de açaí, em triplicata

Amostras de polpa de açaí, processadas no comércio local, classificada

comumente como açaí médio, foram colocadas em duas bandejas de alumínio um total de

aproximadamente 500 mL cada uma. Foram então secadas em estufa a 50ºC onde se

anotou também a perda de umidade com relação ao tempo. Esse procedimento é o

mesmo usado no extrato, porém, com uma significativa quantidade de pó resultante no

final do processo.

Os dados de equilíbrio higroscópico do açaí em pó com base em suas isotermas de

dessorção foram obtidos pelo método de aproximação gravimétrica estático, onde se

usam soluções aquosas saturadas de vários sais em diferentes concentrações, que

proporcionam diferentes valores de umidade relativa do ar, acima da superfície das

soluções, contidas em recipientes herméticos. A temperatura do ar é controlada

colocando-se os frascos em uma estufa ou câmara refrigerada. As amostras de trabalho

ficam suspensas, acima das superfícies das soluções, e são pesadas a intervalos

regulares de tempo usando-se balança de precisão, até atingirem peso constante.

O teor de água da amostra em equilíbrio com as condições de temperatura e

umidade dentro do frasco hermético pode ser obtido pelo método da estufa (BRASIL,

2009). O tempo para que as amostras atinjam o equilíbrio é bastante variável, pois

depende do tipo de material e da quantidade usada por amostra.

As soluções saturadas de sais são preferidas por que permitem a manutenção da

umidade relativa constante com maior facilidade, pois mesmo que absorvam ou percam

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umidade, a umidade relativa do ambiente não se altera desde que as soluções ainda

estejam saturadas.

Existem na literatura dados de umidade relativa em função da temperatura para

várias soluções saturadas de sais, destacando-se os trabalhos de Greenspan (1977),

Young (1967), Wexler e Hasegawa (1954) e Kitic et al. (1986). Detalhes sobre a

preparação de soluções salinas saturadas e de soluções de ácido sulfúrico para serem

utilizadas, inclusive como padrões na calibração de instrumentos de medida de atividade

de água, são fornecidos por Jardim (1987).

Os ensaios de equilíbrio higroscópico do açaí em pó, foram feitos visando à

confecção de suas isotermas de dessorção, foram feitos expondo-se as amostras em

ambientes com umidades relativas controladas, com o uso de soluções aquosas

saturadas, em temperaturas conhecidas (GAL, 1975). Para tanto se usaram recipientes

de vidro com capacidade de 500 mL, contendo soluções saturadas que produzem

umidades relativas variando de 6 a 83%, conforme indicado na Tabela 1.

Tabela 1. Umidades de equilíbrio de soluções salinas a 35ºC

Substância Temperatura

(OC) Umidade

Relativa (%) Referência

NaOH 35 6,92 Greenspan (1977)

LiCl 35 11,25 Greenspan (1977)

CH3COOK 35 23 Rockland (1960)

MgCl2.6H2O 35 32,05 Greenspan (1977)

K2CO3 35 41,5 Rockland (1960)

NaNO2 35 61,5 Carr e Harris (1949)

NaCl 35 74,87 Greenspan (1977)

KCl 35 82,95 Greenspan (1977)

Recipientes de polietileno de 50 mL de capacidade contendo as amostras de

trabalho (1,0 ± 0,05 g) de açaí em pó, moídas e passadas em peneiras de aço com

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abertura de 0,25 mm, presos adequadamente em suportes plásticos de modo a ficarem

suspensos, foram introduzidos nos frascos de vidro de 500 mL contendo soluções salinas

saturadas. O recipiente de polietileno, o suporte plástico e o frasco de vidro, estão

apresentados na Figura 2. O arranjo experimental formado por esses componentes,

utilizado para determinar a umidade de equilíbrio de sementes em pó de açaí está

mostrado nas Figuras 3 e 4.

Figura 2. (1) Recipiente de polietileno, (2) Suporte de plástico, (3) Frasco de vidro

contendo solução salina saturada

Figura 3. Desenho esquemático do aparato usado para obtenção de ambientes com diferentes umidades de equilíbrio

Figura 4. Frasco de vidro com solução saturada contendo o recipiente de polietileno com a amostra de açaí em pó

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Realizando o experimento em duplicata, totalizando 16 amostras, considerando-

se as 8 condições diferentes de umidade. Os frascos contendo as soluções aquosas

saturadas eram acondicionados em estufa incubadora DBO, marca Quimis, modelo

315.D16, com faixa de trabalho (0 a 50oC), na temperatura de 35 ± 0,3oC (Figura 5), onde

era possível controlar tanto a temperatura quanto a umidade relativa do ambiente.

Inicialmente pesaram-se todas as amostras, uma a uma (massa inicial massa

úmida) e o acompanhamento do processo de dessorção era feito por meio de pesagens

sucessivas da massa das amostras, em balança analítica, a intervalos regulares de tempo

(24 horas), até massa constante. Considerava-se que a amostra tinha atingido massa

constante quando a diferença entre as duas últimas pesagens era desprezível. Nessas

condições, admitia-se que a mesma tinha alcançado o equilíbrio higroscópico com o meio.

Durante o acompanhamento do ensaio eram feitas inspeções visuais das amostras para

verificar se havia surgido e se desenvolvido algum tipo de microrganismo.

Figura 5. Amostras colocadas em câmara de climatização (estufa BOD)

Alcançado o equilíbrio higroscópico, as amostras eram colocadas em estufa e

pesadas a intervalos regulares de tempo, até massa constante, para a determinação da

massa de sólido seco necessária para o cálculo da umidade de equilíbrio. Para isso,

usou-se uma estufa marca FABBE, amplitude térmica de 30 a 200oC, com temperatura

regulada em 80oC (Figura 6) e uma balança analítica marca CELTAC, modelo FA2104N

(Figura 7).

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Figuras 6. Estufa de secagem e esterilização para a obtenção da massa de sólido seco

Figura 7. Balança analítica para o acompanhamento da perda de umidade das amostras e

obtenção da massa de sólido seco

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Secagem

As curvas de secagem foram construídas com os dados experimentais da perda de

massa do material ao longo do tempo. Os teores de umidade, em base seca, são calculados de

acordo com a Equação 1 na qual X é o teor de umidade em base seca, m(t) representa o

decréscimo da massa em função do tempo, em gramas, e mss é a massa de sólido seco, em

gramas.

(1)

Por meio do tratamento dos dados experimentais foi obtida a curva de secagem do

material, em estufa comum, onde foram correlacionados o teor de umidade e o tempo. A

retirada da umidade ocasionou a obtenção do material em pó.

Para se obter a massa de sólido seco pesa-se o material contido nas bandejas de teste,

após permanência em estufa com circulação de ar mecânica, a 105°C por 24 h, conforme

metodologia padronizada.

As curvas de secagem construídas dessa maneira servem como parâmetro de

referência para se prever o comportamento do material ao longo do tempo durante uma corrida

de secagem. É possível, portanto, prever um teor de umidade final para o material sob essas

condições de secagem (STRUMILLO e KUDRA, 1986).

Constata-se experimentalmente que no tempo de 670 minutos, o extrato corante de açaí

se transforma em pó, porém em quantidade muito pequena. Portanto, optou-se em trabalhar

com a polpa de açai in natura, visando se obter ao final do processo uma quantidade maior de

pó.

A Tabela 2 contém os dados experimentais da secagem da polpa de açaí in natura em

secador convectivo de bandejas a 50ºC, realizada em duplicata (bandejas 1 e 2). As massas de

sólido seco foram: 81,82 g e 82,12 g para as bandejas 1 e 2, respectivamente. Nessa tabela m

representa a massa do material, em gramas, e t o tempo de secagem, em minutos. O tempo

total de secagem foi 470 minutos.

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Na Tabela 3 estão sumarizados os cálculos necessários para a construção da curva de

secagem conforme a Figura 8. Nessa tabela X1 e X2 são os teores de umidade em base seca

(kg de água /kg de sólido seco). As umidades adimensionais em base seca Xr1 e Xr2, são

obtidas da relação entre o teor de umidade em base seca e o teor de umidade em base seca

inicial, ou seja, no tempo igual a zero. A curva de secagem ilustrada na Figura 8 representa o

comportamento da secagem convectiva do açaí em pó, pondo-se em gráfico a umidade

adimensional média (Xrm) em função do tempo (t).

Analisando-se a curva de secagem, nota-se que não há período de secagem à

velocidade constante (ausência de umidade superficial) e que consequentemente o processo

de perda de umidade interna é controlade pelo mecanismo de difusão (segunda lei de Fick).

Verifica-se também pela análise da Figura 8 que o material praticamente entra em

equilíbrio com as condições ambientais de secagem 450 minutos de operação.

Tabela 2. Decréscimo da massa de polpa de açaí com o tempo de secagem

Bandeja 1 Bandeja 2 Bandeja 1 (cont.) Bandeja 2 (cont.)

t (min) m (g) t (min) m (g) t (min) m (g) t (min) m (g)

0 527,82 0 526,00 130 329,44 130 327,57

5 523,26 5 522,65 140 313,73 140 306,80

10 517,52 10 518,59 155 295,13 155 288,76

15 511,44 15 512,15 170 277,40 170 266,96

20 505,81 20 504,64 185 253,97 185 248,82

25 499,63 25 490,47 200 235,06 200 237,98

30 493,97 30 482,71 215 213,83 215 221,13

35 486,96 35 475,49 230 191,00 230 195,64

40 481,02 40 468,41 245 176,05 245 177,40

45 475,09 45 460,97 260 166,49 260 166,80

50 468,51 50 449,08 275 156,71 275 159,11

60 456,57 60 438,26 290 148,61 290 152,74

70 443,78 70 427,71 310 140,31 310 141,98

80 432,21 80 410,15 330 127,30 330 124,89

90 411,25 90 395,30 350 115,44 350 114,60

12

100 393,40 100 379,19 370 105,31 370 104,25

110 368,80 110 345,81 390 98,94 390 97,50

120 367,05 120 344,75 410 93,76 410 93,60

430 91,55 430 90,69

450 89,79 450 89,70

470 88,82 470 88,88

Tabela 3. Cálculos para a cinética de secagem

t (min) m1 (g) m2 (g) X1 X2 Xr1 Xr2 Xrm

0 527,82 526,00 5,451 5,405 1,000 1,000 1,000

5 523,26 522,65 5,395 5,364 0,990 0,993 0,991

10 517,52 518,59 5,325 5,315 0,977 0,983 0,980

15 511,44 512,15 5,251 5,237 0,963 0,969 0,966

20 505,81 504,64 5,182 5,145 0,951 0,952 0,951

25 499,63 490,47 5,106 4,973 0,937 0,920 0,928

30 493,97 482,71 5,037 4,878 0,924 0,903 0,913

35 486,96 475,49 4,952 4,790 0,908 0,886 0,897

40 481,02 468,41 4,879 4,704 0,895 0,870 0,883

45 475,09 460,97 4,807 4,613 0,882 0,854 0,868

50 468,51 449,08 4,726 4,469 0,867 0,827 0,847

60 456,57 438,26 4,580 4,337 0,840 0,802 0,821

70 443,78 427,71 4,424 4,208 0,812 0,779 0,795

80 432,21 410,15 4,282 3,995 0,786 0,739 0,762

90 411,25 395,30 4,026 3,814 0,739 0,706 0,722

100 393,40 379,19 3,808 3,618 0,699 0,669 0,684

110 368,80 345,81 3,507 3,211 0,643 0,594 0,619

120 367,05 344,75 3,486 3,198 0,640 0,592 0,616

130 329,44 327,57 3,026 2,989 0,555 0,553 0,554

140 313,73 306,80 2,834 2,736 0,520 0,506 0,513

155 295,13 288,76 2,607 2,516 0,478 0,466 0,472

170 277,40 266,96 2,390 2,251 0,439 0,416 0,427

185 253,97 248,82 2,104 2,030 0,386 0,376 0,381

200 235,06 237,98 1,873 1,898 0,344 0,351 0,347

215 213,83 221,13 1,613 1,693 0,296 0,313 0,305

230 191,00 195,64 1,334 1,382 0,245 0,256 0,250

245 176,05 177,40 1,152 1,160 0,211 0,215 0,213

260 166,49 166,80 1,035 1,031 0,190 0,191 0,190

275 156,71 159,11 0,915 0,938 0,168 0,173 0,171

290 148,61 152,74 0,816 0,860 0,150 0,159 0,154

310 140,31 141,98 0,715 0,729 0,131 0,135 0,133

330 127,30 124,89 0,556 0,521 0,102 0,096 0,099

13

350 115,44 114,60 0,411 0,396 0,075 0,073 0,074

370 105,31 104,25 0,287 0,269 0,053 0,050 0,051

390 98,94 97,50 0,209 0,187 0,038 0,035 0,037

410 93,76 93,60 0,146 0,140 0,027 0,026 0,026

430 91,55 90,69 0,119 0,104 0,022 0,019 0,021

450 89,79 89,70 0,097 0,092 0,018 0,017 0,017

470 88,82 88,88 0,086 0,082 0,016 0,015 0,015

Figura 8. Curva de secagem experimental (pontos) e ajuste pelo modelo de Page (linha

cheia)

Ajuste dos pontos experimentais de secagem

A linha contínua da Figura 8 representa a curva do modelo de Page (1949)

ajustada aos pontos experimentais da secagem de açaí, pelo método dos mínimos

quadrados, com auxílio do Software Statistica, versão 7.0,.

A relação funcional entre os teores de umidade e o tempo pode ser obtida por meio

de ajuste dos pontos experimentais a modelos cinéticos de secagem existentes na

0 100 200 300 400 500

t (min)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Xr

(ad

im.)

14

literatura, utilizando-se uma estimativa não linear pelo método dos mínimos quadrados,

com o auxílio do software Statistica, versão 7.0, sub-rotina Quasi-Newton. Na Tabela 4

constam alguns dos modelos matemáticos mais frequentes na literatura utilizados para

descrever a cinética de secagem de sólidos.

Para a obtenção da correlação representativa das curvas de secagem, ajustaram-

se os dados experimentais a um dos modelos da umidade adimensional (Xr) em função

do tempo (t) constantes na Tabela 4. Segundo Montgomery (1991) e Box, Hunter e Hunter

(1978) a escolha do mais adequado é feita com base nas estatísticas apropriadas:

coeficiente de determinação (R2) e nas análise de resíduos (amplitude, normalidade e

distribuição). Com base nessa análise, o modelo que melhor representa os dados da

cinética de secagem foi o Modelo de Page (1949).

Na Tabela 4 são apresentados alguns modelos matemáticos usados para

determinar a cinética de secagem, nas quais: Xr é razão de umidade, adimensional, t é o

tempo de secagem e k, k0 e k1 são as constantes de secagem, em min-1 e a, b, c e n são

os coeficientes dos modelos.

Tabela 4. Modelos matemáticos para ajuste de curvas de secagem

Nome Modelo

Lewis

Page

Henderson e Pabis

Logarítmico

Midilli

Henderson

Os parâmetros do modelo de Page(1949) após o ajuste foram: k = 0,00065 e n =

1,401548, resultando a Equação 2:

(2)

A correlação ou modelo proposto (Equação 2) é capaz de explicar 99,84% das

variabilidades experimentais, devido ao valor encontrado para o coeficiente de

15

determinação (R2 = 0,9984). Quanto aos demais pressupostos estatísticos, constatou-se

que os resíduos gerados foram baixos, apresentaram distribuição de probabilidade

normal e comportamento aleatório em função dos valores preditos pelo modelo e também

em função dos valores observados experimentalmente. Assim, considerou-se o modelo

da Equação 2 preditivo para o teor de umidade em função do tempo, dentro do domínio

experimental praticado.

Equilíbrio higroscópico do açaí em pó com base em sua isoterma de dessorção a 35ºC

Trabalhou-se nos ambientes com umidades relativas constantes, geradas pelas

soluções salinas saturadas, cobrindo aproximadamente a faixa de 7 a 83% de umidade

relativa, correspondendo à região de atividade de água entre 0,0692 e 0,8295, conforme a

Tabela 5.

Tabela 5. Dessorção de umidade de açaí em pó a 35ºC

aw (adim.) UR (%) Xe (b.s.)* Xe (%,b.s.)

0,0692 6,92 0,04080 4,080

0,1250 12,50 0,05551 5,551

0,2300 23,00 0,06411 6,411

0,3205 32,05 0,07028 7,028

0,4150 41,50 0,07323 7,323

0,6280 62,80 0,09820 9,820

0,7487 74,87 0,12408 12,408

0,8295 82,95 0,15050 15,050

*b.s.: base seca (kg de água/kg de sólido seco)

O modelo matemático de GAB

Vários modelos empíricos e semiempíricos têm sido propostos para descrever

matematicamente a relação entre o conteúdo de umidade de equilíbrio com a atividade de

água de produtos naturais. Dentre eles, o modelo triparamétrico de GAB (Guggenheim,

Anderson, de Boer) tem sido utilizado em vários alimentos com bons resultados e sua equação

16

representativa é bem recomendada na literatura (WOLF et al., 1984; MAROULIS, TSAMI,

MARINOS-KOURIS, 1988; FARIA e ROCHA, 1997).

A equação GAB, aplicável na faixa de 0 < aw < 0,90 é escrita normalmente na forma da

Equação 3,

(3)

onde Xe representa o conteúdo de umidade de equilíbrio do material em base seca; Xm, C e K

são constantes características; a primeira correspondente ao teor de umidade na monocamada

e as demais estão relacionadas a efeitos térmicos de sorção na monocamada e na

multicamada, respectivamente.

Figura 10. Isoterma de dessorção do açaí em pó a 35°C

Resultados do modelo GAB ajustado

Na Tabela 6 são mostrados os valores das constantes características (Xm, C, K) do

modelo GAB, bem como a estatística R2, além dos pressupostos estatísticos para a qualidade

do ajuste proposto, ou seja, normalidade e independência dos resíduos e aleatoriedade da

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

aw (adimensional)

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

Xe

(kg

ág

ua

/kg

s.s

.)

17

distribuição dos resíduos. As constantes do modelo são obtidas por meio de um ajuste não

linear pelo método dos mínimos quadrados. O valor de Xm encontrado para o açaí em pó a

35°C foi 0,052853 kg água/kg s.s., ou seja, cerca de 5,3% em base seca. Nesses níveis de

umidade, o produto poderia ser conservado por longos períodos (BRUNAUER, EMMETT,

TELLER, 1938).

A faixa de atividade de água correspondente ao valor de Xm é (0 - 0,12) ou de umidade

relativa do ar (0 - 12%) para 35°C, que é a zona para a qual se têm a região de umidade

fortemente adsorvida, onde a água não atua como solvente, comportando-se como parte

integrante do sólido. Nesta região, a entalpia de vaporização da água é muito maior do que a

da água pura (FENNEMA, 1993).

Tabela 6. Constantes características e pressupostos estatísticos do ajuste do modelo GAB para açaí em pó

T (oC)

Xm (kg água/kg s.s.)

C K R2

(%)

Resíduos

N I D

35 0,052853 69,45229 0,779197 99,18 S S A

N: normalidade, I: independência, D: distribuição, S: sim, A: aleatória

Os valores do coeficiente de determinação R2 (ou variância explicada), e demais

estatísticas indicam o excelente ajuste do modelo de GAB aos dados experimentais. A análise

de resíduos mostra que o modelo é preditivo e pode ser usado na estimativa dos parâmetros

higroscópicos e no controle da armazenagem do material.

Observa-se que a isoterma possui forma sigmoidal (Figura 10), o que a classifica como

sendo do tipo II, pela teoria de BET (BRUNAUER, EMMETT, TELLER, 1938). A linha cheia

corresponde à curva de ajuste dos pontos experimentais ao modelo GAB. A partir de valores de

umidade relativa 60% ou de atividade de água 0,6 nota-se um acentuado comportamento

exponencial da curva, indicando que a partir desse valor, um pequeno aumento na umidade

relativa do ambiente produz um acréscimo considerável na umidade de equilíbrio do material

em pó, pondo em risco a qualidade do produto armazenado em locais com UR além desse

limite.

Neste caso, para ambientes a 50% de umidade relativa, o teor de umidade de equilíbrio

indicado pela isoterma de dessorção, situa-se abaixo de 9% b.s., para a temperatura utilizada,

18

o que está em concordância com os níveis mínimos de umidade para a segura armazenagem

do produto. Esse valor de atividade de água encontra-se abaixo do limite mínimo de aw = 0,6

suficiente para inibir todo o crescimento microbiano e ainda manter as condições de umidade

desejáveis de produtos agrícolas e alimentícios (FENNEMA, 1993). Os resultados

experimentais confirmam que, para a manutenção da sua qualidade, o corante de açaí em pó

deve ser acondicionado em ambientes com umidade máxima de 50%, em temperaturas de

35°C ou próximas.

Um resumo das observações sobre o comportamento higroscópico do material em

estudo, com base no modelo de GAB ajustado aos dados experimentais, é fornecido na Tabela

5.

Tabela 5. Comportamento higroscópico de açaí pó em função da temperatura e umidade

Condição higroscópica Temperatura ambiente

igual a 35°C

Ambiente: UR = 50% Xe (%b.s.) < 9,0

Ambiente: UR = 80% Xe (%b.s.) 14,0

Produto: Xe = 10%b.s. UR ambiente (%) ~ 60,0

Observa-se na Tabela 5 , obtida com base na Figura 10, que para manter-se a

umidade de equilíbrio do corante de açaí em torno de 10% b.s., a umidade relativa do ambiente

deve ser o indicado na Tabela 5, sendo no máximo 60% o valor da umidade relativa admitida

para a temperatura indicada. Contudo, os níveis de umidade relativa das regiões produtoras do

Estado do Pará são elevados, em torno de 80% (aw = 0,8), condição que é prejudicial à boa

conservação do material. Verifica-se que para este valor de umidade relativa, a armazenagem

do material à temperatura ambiente média (em torno de 35°C), implicaria em corante de açaí

em pó com teor de umidade de equilíbrio de aproximadamente entre 14% b.s., com sérias

ameaças à sua estabilidade, por estar em condições propícias ao desenvolvimento de micro-

organismos (fungos).

19

CONCLUSÃO

A curva de secagem obtida durante a execução dos experimentos pode ser ajustada

pela equação não linear de Page, com as constantes características do modelo, determinadas

para a região de secagem à taxa decrescente. Não foi observado período de taxa de secagem

constante.

Os dados experimentais obtidos na dessorção de corante de açaí em pó a 35oC, se

ajustaram muito bem ao modelo triparamétrico de GAB, tornando possível analisar o

comportamento higroscópico do corante de açaí em pó e estimar as propriedades de interesse,

com base em sua isoterma de dessorção obtida experimentalmente. Dessa forma, o modelo de

GAB pode ser usado para representar adequadamente as relações entre a atividade de água e

o conteúdo de umidade de corante de açaí em pó.

As informações obtidas na execução deste plano de trabalho podem ser usadas para

avaliar a eficiência de processos similares sob as mesmas condições operacionais.

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YOUNG, J. F. Humidity control in the laboratory using salt solutions - a review. J. Appl. Chem.

v. 17, p. 241-245, 1967.

21

PARECER DO ORIENTADOR: Manifestação do orientador sobre o desenvolvimento das

atividades do aluno e justificativa do pedido de renovação, se for o caso.

O desenvolvimento do plano de trabalho não seguiu exatamente conforme o

planejamento dos experimentos, o que implicou em se obter resultados da cinética de secagem

e de higroscopicidade para o material em estudo somente para uma temperatura. Esta

dificuldade foi relativa a infraestrutura de equipamentos de pesquisa, principalmente de

secagem. O secador de bandejas a vácuo e depois o atmosférico que seriam usados na

pesquisa apresentaram problemas, que infelizmente não puderam ser reparados a tempo de se

cumprir todo o cronograma. Entretanto, tais dificuldades não afetaram os objetivos da proposta

de trabalho, e as conclusões a respeito da cinética e da estabilidade do material em função da

temperatura e umidade do ambiente, apenas se reduziu a uma temperatura, que foi escolhida

por representar a média regional.

Com os equipamentos atualmente já em funcionamento, será possível completar o

trabalho conforme planejado e dessa forma gerar dados para futuras publicações.

DATA: 17/08/2015

Lênio José Guerreiro de Faria _________________________________________

ASSINATURA DO ORIENTADOR

____________________________________________

ASSINATURA DO ALUNO

INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Em caso de aluno concluinte, informar o destino do mesmo

após a graduação. Informar também em caso de alunos que seguem para pós-graduação, o

nome do curso e da instituição.