Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia
CONTECC’ 2015
Centro de Eventos do Ceará - Fortaleza - CE
15 a 18 de setembro de 2015
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO DE ÁGUA DA FARINHA DAS FIBRAS RESIDUAIS
SECAS DE MANGA
SHIRLYANNE FERREIRA DA SILVA1, DANIELLE MARTINS LEMOS2*, FRANCILÂNIA BATISTA DA
SILVA3, ROSSANA MARIA FEITOSA DE FIGUEIRÊDO4, ELISABETE PIANCÓ DE SOUSA5
1
Mestre em Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande-PB. Fone: (83) 2101-1288,
[email protected]
2
Mestre em Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande-PB. Fone: (83) 2101-1288,
[email protected]
3
Mestre em Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande-PB. Fone: (83) 2101-1288,
[email protected]
4
Drª. Professora Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande-PB. Fone: (83) 2101-1547,
[email protected]
5
Mestre em Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande-PB. Fone: (83) 2101-1288,
[email protected]
Apresentado no
Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia – CONTECC’ 2015
15 a 18 de setembro de 2015 - Fortaleza-CE, Brasil
RESUMO: Objetivou-se com esse trabalho a determinação das isotermas de adsorção de água das
fibras residuais de manga nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C e ajustar os modelos de GAB, Peleg e
Oswin aos dados experimentais. As fibras residuais foram obtidas do despolpamento, as quais foram
submetidas à secagem solar e trituradas obtendo-se a farinha. As isotermas de adsorção de água da
farinha das fibras residuais secas de manga foram determinadas utilizando-se o medidor de atividade
de água Aqualab com a determinação do teor de água de equilíbrio em estufa a vácuo a 70 º C até peso
constante. O modelo de Peleg foi o que melhor representou a higroscopicidade da farinha das fibras
residuais secas de manga. As isotermas de adsorção de água foram classificadas como Tipo II (40 oC)
e III (20 e 30 oC). Os resultados obtidos para o teor de água da monocamada (Xm) do modelo de GAB
indicou a probabilidade de um produto com maior período de conservação.
PALAVRAS–CHAVE: atividade de água, Mangifera indica L., temperatura
MOISTURE ADSORPTION ISOTHERMS OF THE FLOUR FIBER MANGO RESIDUAL
DRIED
ABSTRACT: The objective of this work was to determine the moisture adsorption isotherms in the
temperatures of 20, 30 and 40 °C of the flour fiber mango residual dried and fit the GAB, Peleg and
Oswin models to the experimental data. The residual fibers were obtained from pulping, which were
crushed and subjected to solar drying to give the flour. The moisture adsorption isotherms of the flour
fiber mango residual dried were determined using the Aqualab hygrometer with the determination of
the equilibrium moisture content in a vacuum oven at 70 °C until constant weight. The Peleg model
was the best represented the hygroscopicity flour fiber mango residual dried. The moisture adsorption
isotherms were classified as Type II (40 °C) and III (20 and 30 oC). The results for the monolayer
moisture content (Xm) of the GAB model indicated the likelihood of a product with higher retention
period.
KEYWORDS: water activity, Mangifera indica L., temperature
INTRODUÇÃO
Na indústria de polpa de frutas os resíduos do processamento são geralmente descartados, os
quais segundo pesquisas possuem alto valor nutritivo devendo ser aproveitados de forma distinta na
dieta humana. Dentre as frutas a manga é bastante apreciada pelos consumidores, sendo destinada ao
consumo direto e/ou industrialização, na forma de compotas, geleias, sorvetes, néctares, polpas
congeladas e sucos concentrados (Damiani et al., 2011). Para a conservação dos frutos ou de seus
produtos a secagem é um excelente método para o aumento da vida útil e maior facilidade na
comercialização desses alimentos (Moreira et al., 2013). Os produtos desidratados tem a capacidade de
absorver umidade do ambiente, dessa forma o conhecimento das isotermas de adsorção de água dos
produtos secos tem aplicação na predição da vida útil do produto, escolha do tipo de embalagem e na
caracterização do produto (Alexandre et al., 2007). Propôs-se, neste trabalho, determinar as isotermas
de adsorção de água, nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C, das fibras residuais secas de manga e ajustar
os modelos de GAB, Peleg e Oswin aos dados experimentais.
MATERIAL E MÉTODOS
Utilizou-se como matéria-prima as fibras residuais do despolpamento da manga da variedade
Haden (Mangifera indica L.). Os frutos maduros foram selecionados no laboratório, lavados em água
corrente, sanitizados em solução de hipoclorito de sódio a 50 ppm, enxaguados, descascados e
processados em uma despolpadeira, onde separou-se as fibras resíduais da polpa. As fibras residuais
foram submetidas à secagem natural do tipo solar colocadas uniformemente em bandejas de aço
inoxidável por 24 h. As isotermas de adsorção de água das fibras residuais secas de manga foram
determinadas utilizando-se o medidor de atividade de água Aqualab, modelo 3TE da Decagon
Devices, nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C. O teor de água de equilíbrio foi determinado em estufa a
70 ºC até peso constante e calculado usando a Equação 1:
𝑋𝑒 =
𝑚𝑒 −𝑚𝑠
𝑚𝑠
(1)
Em que:
Xe - teor de água de equilíbrio (% base seca);
me - massa da amostra no equilíbrio (g);
ms - massa seca da amostra (g).
Os modelos de GAB (Equação 2), Peleg (Equação 3) e Oswin (Equação 4) (Tabela 1) foram
ajustados aos dados experimentais das isotermas de adsorção de água por meio de regressão não linear
utilizando-se o programa computacional Statistica.
Tabela 1. Equações de isotermas de adsorção de água utilizadas nesta pesquisa
Nome do modelo
Equação
𝑋𝑚. 𝐶𝐾𝑎𝑤
GAB
(2)
𝑋𝑒 =
(1 − 𝐾𝑎𝑤 )(1 − 𝐾𝑎𝑤 + 𝐶𝐾𝑎𝑤 )
Peleg
(3)
𝑋𝑒 = 𝐾1 𝑎𝑤 ⁿˡ+ 𝐾2 𝑎𝑤 ⁿ²
𝑎 ( 𝑎𝑤 )
Oswin
𝑋𝑒 =
(4)
(1 − 𝑎𝑤 )ᵇ
Em que: Xe- teor de água equilíbrio; aw – atividade de água; Xm – teor de água na monocamada
molecular; C, K, K1, K2, n1, n2, a, b – parâmetros dos modelos.
Os critérios usados para determinação do melhor ajuste dos modelos aos dados experimentais
foram: o coeficiente de determinação (R2) e o desvio percentual médio (P), calculado pela Equação 5.
𝑃=
100 𝑛 |𝑋𝑒𝑥𝑝−𝑋𝑝𝑟𝑒𝑑)|
∑𝑖=1
𝑛
𝑋𝑒𝑥𝑝
Em que:
P – desvio percentual médio (%);
Xexp – valores obtidos experimentalmente;
Xpred – valores preditos pelo modelo;
n – número de dados experimentais.
(5)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tem-se, na Tabela 2, os valores dos parâmetros dos modelos de GAB, Peleg e Oswin
ajustados às isotermas de adsorção de água das fibras residuais secas de manga, nas temperaturas de
20, 30 e 40 °C, os coeficientes de determinação (R2) e os desvios percentuais médios (P). De acordo
com os valores obtidos dos coeficientes de determinação (R2) e dos desvios percentuais médios (P),
observa-se que todos os modelos testados podem ser utilizados para representar as isotermas de
adsorção de água das fibras residuais secas de manga. Dentre os modelos testados o de Peleg foi o que
melhor se ajustou aos dados experimentais apresentando os maiores R2 e os menores valores de P.
Tabela 2. Parâmetros dos modelos ajustados às isotermas de adsorção de água das fibras residuais
secas de manga cv. Haden
Temperatura
Parâmetros
Modelo
R²
P (%)
(°C)
Xm
C
K
GAB
Peleg
Oswin
20
30
40
Temperatura
(°C)
20
30
40
Temperatura
(°C)
20
30
40
6,9479
7,4709
7,4127
K1
42,6048
45,9058
1775,3476
1,2536
1,9489
3,8323
Parâmetros
n1
K2
2,6287 151,9248
2,3960 132,2762
57,5838 53,7699
Parâmetros
a
7,7888
9,7591
11,2779
0,9840
0,9706
0,9670
n2
18,0592
18,5053
2,4412
b
0,8851
0,7824
0,7147
0,9995
0,9977
0,9810
3,20
4,91
11,31
R²
P (%)
0,9998
0,9995
0,74
2,29
0,9963
6,21
R²
P (%)
0,9994
0,9977
0,9833
4,00
4,93
10,60
Valores superiores do teor de água na monocamada molecular (Xm) foram encontrados por
Bezerra et al. (2011) para os pós de manga das variedades Rosa e Tommy Atkins, desidratadas em
estufa à vácuo a 61 °C por 18 horas, com Xm de 10,59 e 10,24%, respectivamente, para a temperatura
de 22 °C. Observa-se que o Xm na temperatura de 20 oC foi menor do que a 30 e 40 oC, sendo que
quanto menor o Xm maior será a estabilidade do produto (Ascheri et al., 2006), determinando o teor
de água para uma armazenagem segura. As isotermas nas temperaturas de 20 e 30 oC foram
classificadas como tipo III (0 < K ≤ 1, 0 ≤ C ≤ 2) e na temperatura de 40 oC como tipo II (0 < K ≤ 1, C
> 2) de acordo com Blahovec (2004). Gomes et al. (2002) em estudo com a polpa de acerola em pó,
verificaram que as isotermas de adsorção de água foram do Tipo III. Segundo a classificação de
Brunauer, as isotermas de adsorção do Tipo III são consideradas típicas de alimentos ricos em
componentes solúveis. Verifica-se que os parâmetros “a” e “b” do modelo de Oswin aumentou e
diminuiu, respectivamente, com o aumento da temperatura. Valores inferiores de b foram
determinados por Bezerra et al. (2010) para as isotermas de adsorção a 23 °C dos pós de manga Coité
(0,5890) e Espada (0,5637).
Na Figura 1 tem-se as isotermas de adsorção de água das fibras residuais secas de manga com
ajustes com o modelo de Peleg, considerado como o melhor modelo. Constata-se que até atividades de
água próximas a 0,9 quanto maior a temperatura maior o teor de água de equilíbrio; em atividades
acima de 0,9 os teores de água nas temperaturas de 20 e 30 oC foram semelhantes com um pequeno
distanciamento para a temperatura de 40 oC. As isotermas de adsorção podem ser empregadas para
definir as épocas mais adequadas para o armazenamento de produtos agrícolas nas diversas regiões do
país, levando-se em consideração dados de temperatura e umidade relativa (Corrêa et al., 2005).
Figura 1. Isotermas de adsorção de água da farinha de fibras residuais secas de manga com ajustes
pelo modelo de Peleg
90
Teor de água de equilíbrio (%b. s.)
80
20 °C
30 °C
40 °C
70
60
50
40
30
20
10
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Atividade de água (a w)
CONCLUSÕES
O modelo de Peleg foi o que melhor representou a higroscopicidade da farinha de fibras
residuais secas de manga, quando comparado aos modelos de GAB e Oswin utilizados para descrição
deste fenômeno. As isotermas de adsorção de água foram classificadas como sendo do Tipo II (40 oC)
e III (20 e 30 oC). Os resultados obtidos para o teor de água na monocamada (Xm) do modelo de GAB
indicou a probabilidade de um produto com maior período de conservação, assim, a farinha de fibras
residuais de manga pode ser usada na elaboração de produtos para dieta humana ou animal.
REFERÊNCIAS
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Bezerra, T. S.; Costa, J. M. C.; Afonso, M. R. A.; Maia, G. A.; Clemente, E. Avaliação físico-química
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Bezerra, T. L.; Costa, J. M. C.; Afonso, M. R. A.; Maia, G. A.; Rocha, E. M. F. F. Comportamento
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Blahovec, J. Sorption isotherms in materials of biological origin mathematical and physical approach.
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Corrêa, P. C.; Goneli, A. L. D.; Resende, O.; Ribeiro, D. M. Obtenção e modelagem das isotermas de
dessorção e do calor isostérico de dessorção para grãos de trigo. Revista Brasileira de Produtos
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Gomes, P. M. A.; Figueirêdo, R. M. F.; Queiroz, A. J. M. Caracterização e isotermas de adsorção de
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Moreira, T. B.; Rocha, E. M. F. F.; Afonso, M. R. A.; Costa, J. M. C. Comportamento das isotermas
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