Publicação: Estudo da secagem de resíduos de acerola em tambor rotativo acoplado a micro-ondas
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Resumo
A fruticultura é um segmento de destaque no agronegócio brasileiro. Aproximadamente 53%
da produção são comercializadas como frutas frescas e 47% destinam-se às indústrias de
fabricação de sucos, doces e geleias. O Brasil se encontra entre os maiores produtores
mundiais de frutas, inclusive de acerola, alimento rico em vitaminas e compostos
antioxidantes. O processamento de frutas gera, anualmente, toneladas de resíduos que,
normalmente, não possuem descarte adequado. O reaproveitamento desses resíduos, além de
evitar impactos negativos ao meio ambiente, possibilita a obtenção de compostos
antioxidantes, que podem ser reutilizados pelas indústrias alimentícias e farmacêuticas.
Entretanto, esse material possui elevado teor de umidade, que dificulta seu manuseio e reduz a
vida útil do produto. A desidratação é uma operação unitária que envolve transferência de
calor e de massa e pode ser aplicada para reduzir o teor de umidade a um nível que evite a
proliferação microbiana e possibilite o reaproveitamento dos compostos bioativos. O método
de secagem por micro-ondas vem sendo muito aplicado devido à redução do tempo de
processo e do consumo energético. Porém, devido ao aquecimento heterogêneo, a associação
com outro secador que confira movimento às partículas é uma opção que pode resultar em
melhorias no processo. Diante do exposto, foi projetado, na FEQUI/UFU, um sistema
composto por micro-ondas associado a tambor rotativo, a fim de aproveitar a eficiência de
aquecimento do micro-ondas e a agitação fornecida pelo tambor rotativo. O objetivo do
trabalho é avaliar a eficiência do sistema na homogeneização e secagem de resíduos de
acerola. Primeiramente, foi estudada a mistura em diferentes condições de velocidade de
rotação, grau de enchimento do tambor rotativo e umidade do resíduo, através da avaliação do
comportamento transiente do índice de segregação. Constatou-se que velocidades elevadas e
graus de enchimento baixos favoreceram o processo. Além disso, a variação de umidade não
influenciou expressivamente os resultados. Posteriormente, as amostras foram submetidas à
secagem em tambor rotativo acoplado a micro-ondas, e o produto final foi analisado em
termos de remoção de umidade e concentração de compostos bioativos (fenólicos, flavonoides
e ácido ascórbico). Foi proposto um planejamento experimental (3K) variando velocidade de
rotação e potência do micro-ondas, enquanto o grau de enchimento foi fixo em 13%. Maiores
concentrações de compostos antioxidantes foram obtidas a elevadas velocidades (30 e 45
rpm) e potência de 300 W. A seguir, foi estruturado um Planejamento Composto Central para
analisar o efeito do grau de enchimento e da velocidade de rotação, mantendo a potência
constante em 300 W. Novamente, maiores teores de compostos bioativos foram obtidos em
velocidades altas e em baixos e intermediários graus de enchimento. Praticamente todas as
concentrações de compostos bioativos das amostras após a secagem foram maiores que da
amostra in natura. Portanto, os resultados obtidos mostraram interessante desempenho do
novo equipamento, tanto na remoção de umidade quanto na qualidade do produto final,
apresentando-se como um método viável para ser aplicado em processos de secagem. Dessa
forma, o tambor rotativo contribui para a redução da heterogeneidade, característica apontada
na literatura como limitante no processo de secagem em micro-ondas.
Abstract
Fruit growing is an important segment of Brazilian agribusiness. Approximately 53% of the
production are marketed as fresh fruit and 47% are intended to produce juices, jams and
jellies in manufacturing industries. Brazil is among the largest producers of fruits, including
acerola, which is rich in vitamins and antioxidants. Fruit processing generates annually tons
of residues that normally do not have proper disposal. Reusing agri-industrial residues avoids
negative impacts on environment and enables antioxidant compounds acquisition, which can
be applied in food and pharmaceutical industries. However, this material has high moisture
content that turns its handing more difficult and reduces product life. Dehydration is a unit
operation that involves heat and mass transfer and may be applied to reduce moisture content
to a level that prevents microbial proliferation and allows the reuse of bioactive compounds.
The microwave drying method has been widely utilized due to reduced process time and
energy consumption. However, because of uneven heating, association with another dryer that
provides motion of particles is an option that may result in process improvements. Therefore a
system composed by microwave associated to rotating drum was designed at FEQUI / UFU in
order to take advantage of heating efficiency by microwave and stirring provided by rotating
drum. The aim is to evaluate the efficiency of the system in homogeneity and drying acerola
residue. Firstly, mixing was studied at different conditions of rotational speed, fill degree and
residue moisture, through the evaluation of the transient behavior of the segregation index. It
was found that high speeds and low fill degrees favored the process. In addition, moisture
variation did not significantly influence the results. Subsequently, samples were submitted to
microwave associated to rotating drum drying, and the final product was analyzed in terms of
removal moisture and bioactive compounds concentration (phenolic, flavonoids and ascorbic
acid). An experimental design (3K) was proposed varying rotation speed and microwave
power. Fill degree was set at 13%. Higher concentrations of antioxidant compounds were
obtained at high speeds (30 and 45 rpm) and microwave power of 300 W. A Central
Composite Planning was structured to analyze the effect of fill degree and rotation speed at
300 W. Again, higher levels of bioactive compounds were obtained at high speeds and low
and intermediate fill degree. Practically in all cases bioactive compounds concentration of
samples after drying were above of the residue in natura. Therefore, results showed
interesting performance of the new equipment in the moisture removal and final product
quality, presenting a viable method to be applied in drying processes. Thus, rotating drum
contributes to heterogeneity reduction, a characteristic pointed in literature as a limiting in
microwave drying.
Palavras-chave
Engenharia química, Acerola - Secagem, Resíduos industriais, Micro-ondas, Resíduos agroindustriais, Compostos antioxidantes, Tambor rotativo, Drying, Agri-industrial residue, Antioxidant compounds, Microwave, rotary drum
Citação
RAMADAN, Lina. Estudo da secagem de resíduos de acerola em tambor rotativo acoplado a micro-ondas. 2017 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.