Bioenergia em Revista:
Diálogos
ano 5 | n. 1 | jan.2015 / jun.2015 | ISSN: 2236-9171
Bioenergia em Revista:
Diálogos
ISSN: 2236-9171
Bioenergia em Revista: Diálogos | publicação semestral | Piracicaba / Araçatuba
ano 5 | n. 1 | jan. 2015 / jun. 2015
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Bioenergia em Revista: Diálogos (ISSN 2236-9171) é uma publicação eletrônica semestral
vinculada a Faculdade de Tecnologia de Piracicaba “Dep. Roque Trevisan” e a Faculdade de Tecnologia
de Araçatuba (Fatecs).
Objetivo: publicar estudos inéditos, na forma de artigos e resenhas, nacionais e internacionais,
que contribuam ao debate acadêmico-científico, além de estimular a produção acadêmica nos
níveis da graduação e pós-graduação.
Os artigos são de responsabilidade exclusiva dos autores. É permitida sua
reprodução, total ou parcial, desde que seja citada a fonte.
Bioenergia em Revista: Diálogos / Fatec - Faculdade de Tecnologia de Piracicaba /
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba. - - Piracicaba / Araçatuba, SP: a Instituição, desde 2011.
v. Semestral - ISSN 2236-9171
1. Ciências Aplicadas / Tecnologia- periódico I.
Bioenergia em Revista: Diálogos II. Fatec Faculdade de Tecnologia de Piracicaba “Dep. Roque Trevisan” / Faculdade de Tecnologia de Araçatuba
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Sumário
5
7
8
Apresentação
Chamada de Artigos
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum
usitatissimum).
Moura, Neila Camargo de; Canniatti-Brazaca, Solange Guidolin; Silva, Ariane Gomes
29
Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
Moura, Neila Camargo de; Canniatti-brazaca, Solange Guidolin; Silva, Ariane Gomes
46
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de
energia alternativa
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
58
Cultivo de microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de
biocombustíveis: perspectivas e desafios
Ortenzio, Ygor Tadeu; Amaral, Gustavo Garcia do; Almeida, Sara dos Santos; OliveirA, Eláiny Cristina A. Martins de
66
Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
Alves, Jusciane Erica Coelho; Clemente, Carolina Vitti; Rodrigues, Paulo Hercilio Viegas
73
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise
de biomassa
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; BaptistA, Antonio Sampaio
Apresentação
As Faculdades de Tecnologia de Piracicaba Dep. “Roque Trevisan” e de Araçatuba, por meio de
seu periódico Bioenergia em Revista: Diálogos oferece à comunidade acadêmica mais um número, cuja
proposta segue pensando a formação tecnológica, porém considerando sempre a relevância da pesquisa,
inovação e dialogicidade como elementos constituidores desta formação. Nesse sentido, o presente
número traz à reflexão temas que envolvem as áreas de abrangência deste periódico.
O artigo “Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça
(Linum usitatissimum)” discute a utilização da linhaça no enriquecimento dos pães e apresenta um estudo
cujo objetivo foi elaborar pães com adição de grãos de linhaça nas concentrações de 0%, 3%, 6% e 9%.
Entre as amostras que receberam adição de linhaça, a amostra com 9% foi a mais aceita pelos provadores
e na ADQ essa amostra apresentou médias superiores às demais em relação à maioria dos atributos
levantados pelos provadores. Não foram identificados atributos indesejáveis para nenhuma das amostras
através da ADQ.
“Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)” objetivou
analisar as diferentes concentrações de linhaça marrom que foram adicionadas à massa de pão para avaliar
o perfil de ácidos graxos e composição química dos produtos. As concentrações ensaiadas foram de 0%,
3%, 6% e 9%. Os pães foram preparados em uma fábrica de panificação experimental e as análises foram
realizadas no laboratório do Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da Escola Superior de
Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo. Foram avaliados perfil de ácidos graxos,
composição centesimal, valor calórico, minerais, fitatos, taninos, compostos fenólicos totais e
digestibilidade in vitro de proteínas das 4 formulações. A quantidade de Ômega 3 aumentou
significativamente em pães de acordo com a adição de linhaça. A presença natural de antioxidantes em
toda a linhaça serviu para controlar a oxidação lipídica. Os minerais potássio, cálcio, enxofre, sódio, ferro,
manganês e zinco, não apresentaram diferença estatística entre as formulações dos quatro pães. O
processamento térmico foi eficiente para reduzir fitatos. O teor total de compostos fenólicos foi maior do
que os taninos e fitatos. O processamento térmico melhorou a digestibilidade da proteína in vitro de pães.
Tal estudo leva à conclusão que a adição de sementes de linhaça em pães de forma, com o objetivo de
melhorar a qualidade nutricional é viável.
“Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia
alternativa” traz à tona uma pesquisa sobre a madeira como um elemento fundamental para a indústria da
construção civil, utilizada de diversas formas e etapas de uma obra. O estudo traz informações sobre a
importância e as formas de aproveitamento dos resíduos de madeira da construção civil, para geração de
energia alternativa, através do potencial energético, contribuindo para as necessidades de energia da
sociedade moderna, evitando assim, futuros desmatamentos, inserindo-se novamente no ciclo produtivo
com a sua biomassa.
Na sequência, o artigo “Cultivo de microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção
de biocombustíveis: perspectivas e desafios” discute acerca da importância do uso de fontes renováveis
para geração de energia. Em vista disso, o artigo objetiva apresentar uma visão a respeito do cultivo de
microalgas para a produção de biocombustíveis. O uso das microalgas como fonte viável de biomassa tem
causado grande expectativa neste setor, apresentando vantagens como a não competição com alimentos e
grande potencial no uso em biorremediação e biofertilização. Além disso, tem a capacidade de produzir
uma alta gama de combustíveis, como metano, biodiesel e etanol.
“Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar” destaca em tal
cultura os primeiros estágios de desenvolvimento que são mais sensíveis ao déficit hídrico. O uso de
hidroretentores tem contribuído para minimizar as perdas no plantio de diversas culturas. Toletes da
cultivar SP83-2847 (CTC) foram avaliados nos primeiros 78 dias de plantio quanto a concentração do
hidroretentor e lâmina de água de irrigação, sob condições de vaso em cultivo protegido. Os parâmetros
avaliados de número de perfilhos, massa fresca (g) e seca (g) da parte aérea e do sistema radicular foram
5
submetidos ao teste de Duncan a 5%. Os resultados indicam que o uso do polímero hidroretentor
contribuiu para que a cana-de-açúcar obtivesse maior crescimento vegetativo, sendo o tratamento em que
foi utilizado 45 Kg/ha de gel na irrigação de 60 mm o mais promissor.
Encerrando a presente edição, o artigo “Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de
combustão, gaseificação e pirólise de biomassa” discute a implementação de um reator de leito fluidizado
que foi desenvolvido pelo Laboratório de Agroindústria, Alimentos e Nutrição (LAN) da Esalq (USP) e
visa suprir esta necessidade além de realizar pesquisas na área. Este equipamento foi projetado para
realizar estudos de pirólise, gaseificação ou combustão de resíduos agroindustriais e pela versatilidade, fica
a cargo do operador controlar as variáveis do processo de acordo com o teste que queira realizar. As
variáveis controláveis do processo são as entradas de ar atmosférico e gás liquefeito de petróleo (GLP)
através de rotâmetros, e a variação da taxa de alimentação da matéria-prima a ser estudada pela variação da
rotação da rosca alimentadora.
A Editora
6
Chamada de artigos
A Revista Bioenergia em Revista: Diálogos convida pesquisadores, docentes e
demais interessados das áreas de Bioenergia, Gestão Empresarial, Agroindústria, Alimentos e
áreas afins, a colaborarem com artigos científicos, de revisão e/ou resenhas para a próxima
edição deste periódico.
As normas de submissão e análise estão disponíveis em nosso site –
www.fatecpiracicaba.edu.br/revista. Os trabalhos serão recebidos por via eletrônica em
fluxo contínuo, e os autores poderão acompanhar o progresso de sua submissão através do
sistema eletrônico da revista.
Os dados apresentados, bem como a organização do texto em termos de formulação e
encadeamento dos enunciados, das regras de funcionamento da escrita, das versões em língua
inglesa e espanhola dos respectivos resumos, bem como o respeito às Normas da ABNT são
de inteira responsabilidade dos articulistas.
7
Caracterização física e sensorial de pães de
forma com adição de grãos de linhaça
(Linum usitatissimum)
MOURA, Neila Camargo de
CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin
SILVA, Ariane Gomes
Resumo
A indústria alimentícia tem oferecido ao consumidor muitas opções para aquisição de pães, dentre
essas estão os pães enriquecidos e os integrais. A linhaça é um alimento com alegação funcional que vem
se destacando pela presença do Omega-3, fibra solúvel e proteína, porém seu consumo é pequeno devido
à falta de hábito e também por escassez de informação dos consumidores. O objetivo do estudo foi
elaborar pães com adição de grãos de linhaça nas concentrações de 0%, 3%, 6% e 9%. A qualidade dos
pães elaborados foi avaliada através do peso da massa crua, peso da massa assada, perdas durante a cocção
e índice de conversão. As propriedades físicas dos pães também foram avaliadas através da textura,
volume e cor. As características sensoriais foram analisadas através de teste de aceitabilidade realizado em
padaria com 116 provadores e também pela Análise Descritiva Quantitativa (ADQ) com 13 provadores
treinados. A amostra controle e a 6% de linhaça foram classificadas como volume específico “Muito bom”
e as amostras com 3% e 9% de linhaça foram classificadas como volume específico “Bom”. Entre as
amostras que receberam adição de linhaça, a amostra com 9% foi a melhor aceita pelos provadores e na
ADQ essa amostra apresentou médias superiores às demais em relação a maioria dos atributos levantados
pelos provadores. Não foram identificados atributos indesejáveis para nenhuma das amostras através da
ADQ.
Palavras-chave: ADQ, pão de forma, linhaça, cor, textura, volume.
Abstract
The food industry has offered to the consumer many options to acquire breads, among these
those are fortified breads and whole. Flaxseed is a food with functional food that has been highlighted by
the presence of omega-3, soluble fiber and protein, but its consumption is small due to the lack of habit
and also by lack scarcity of consumer information. The aim of the study was to prepare breads with added
linseed flaxseed grains in concentrations of 0%, 3%, 6% and 9%. The quality of the processed breads was
evaluated by the weight of the batter, weight of the baked doughtpastry, cooking losses and conversion
rate. The physical properties of the loaves were evaluated by through texture, color and volume. The
sensory Sensorial characteristics were analyzed by accomplished acceptability test performed in bakery
with 116 tasters and also by Quantitative Descriptive Analysis (QDA) with 13 trained panelists. The
control sample and 6% linseed flaxseed were classified as specific volume "very good" and samples with
3% and 9% flaxseed were classified as specific volume "Good". Among the samples that received flaxseed
addition, the sample with 9% was the best accepted by the judges and in the QDA this sample showed an
8
averages higher superior than to the other for most of the attributes raised considered by the panelists.
Undesirable attributes were not identified not for any of the samples through the QDA.
Keywords: QDA, pan of bread, linseedflaxseed, color, texture, volume
Resúmen
La industria alimentaria se ha ofrecido a las muchas opciones de consumo para adquirir panes,
entre estos están los panes fortificados y conjunto. La linaza es un alimento con alimentos funcionales que
se ha destacado por la presencia de ácidos grasos omega-3, fibra soluble y proteínas, pero su consumo es
pequeña debido a la falta de hábito y también por la falta de información al consumidor. El objetivo del
estudio era preparar panes con semillas de lino añadido en concentraciones de 0%, 3%, 6% y 9%. La
calidad de los panes procesados se evaluó por el peso de la masa, el peso de la masa horneada, pérdidas
por cocción y la tasa de conversión. Las propiedades físicas de los panes fueron evaluados por la textura,
color y volumen. Las características sensoriales se analizaron mediante la prueba de aceptabilidad
consumado en panadería con 116 catadores y también cuantitativo descriptivo Análisis (CDA) con 13
panelistas entrenados. La muestra de control y el 6% de linaza se clasificaron como volumen específico
"muy buena" y las muestras con 3% y el 9% de linaza fueron clasificados como volumen específico
"bueno". Entre las muestras que recibieron Además de linaza, la muestra con 9% era el mejor aceptada
por los jueces y el CDA esta muestra mostró un promedio superiores a la otra para la mayoría de los
atributos planteadas por los panelistas. Se identificaron los atributos adversas no para ninguna de las
muestras a través de la CDA.
Palablas clave: CDA, hogaza de pan, semillas de lino, color, textura, volumen.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
1. Introdução
Análise sensorial é uma ciência usada para evocar, medir, analisar e interpretar reações às
características dos alimentos e materiais como são percebidas pelos sentidos da visão, olfato, gosto, tato e
audição (ABNT, 1993).
A identificação e mensuração das propriedades sensoriais é fator essencial para o
desenvolvimento de novos produtos alimentícios, reformulação de produtos já existentes, identificação de
alterações causadas por métodos de processamento, armazenagem e uso de novos ingredientes, assim
como, para a manutenção de normas de controle de qualidade (FERREIRA, et al., 2000).
A Análise Descritiva Quantitativa apresenta-se como uma metodologia que proporciona a
obtenção de uma completa descrição de todas as propriedades sensoriais de um produto, representando
um dos métodos mais completos e sofisticados para a caracterização sensorial de atributos importantes
(LAWLESS; HEYMAN, 1999). Possui inúmeras aplicações, como por exemplo, o acompanhamento de
produtos concorrentes, teste de armazenamento de produtos para verificar possíveis alterações no
decorrer do período, desenvolvimento de novos produtos, controle da qualidade de produtos
industrializados realizar relação entre testes sensoriais e instrumentais (STONE; SIDEL,1993).
A Análise Descritiva Quantitativa permite traçar o perfil sensorial dos produtos avaliados, e quando
é associada ao estudo afetivo de consumidor permite chegar-se a conclusões de extrema importância,
como saber quais as características sensoriais e em que intensidade está presente, nos produtos mais ou
menos aceitos pelos consumidores, e ainda verificar em que produtos concorrentes diferem
sensorialmente entre si. Desta forma, se desejável, é possível saber exatamente quais atributos sensoriais
devem ser atenuados, intensificados, suprimidos ou colocados em um produto para que ele possa superar
seu concorrente (STONE; SIDEL, 1993). O objetivo dessa pesquisa foi avaliar sensorialmente pães de
forma com adição de diferentes concentrações de linhaça (0%, 3%, 6% e 9%) através da Análise
Descritiva Quantitativa (ADQ) e teste de preferência através da escala hedônica e relacionar os resultados
com os dados das propriedades físicas dos pães (Textura, Volume e Cor).
2. Revisão de Literatura
O pão tem sido muito usado para fins de enriquecimento nutricional, especialmente por ser uma
das principais fontes calóricas da dieta em muitos países e ser amplamente consumido por indivíduos de
diversas classes sociais (KAJISHIMA; PUMAR; GERMANI, 2003).
A linhaça é a semente do linho (Linum usitatissimum L.), da família Linaceae, uma planta nativa
do oeste asiático e do mediterrâneo. Possui em sua composição química cerca de 30 a 40% de gordura, 20
a 25% de proteína, 20 a 28% de fibra dietética total, 4 a 8% de umidade e 3 a 4% de cinzas, além de
vitaminas A, B, D e E e minerais. A sua composição de aminoácidos é comparada ao da proteína de soja,
uma das mais nutritivas proteínas vegetais. Possui elevado teor em potássio, sendo cerca de sete vezes
maior que o da banana. A vitamina E está presente na linhaça como ỿ-tocopherol, atuando como um
antioxidante biológico (POSSAMAI, 2005)
O interesse pela semente de linhaça vem aumentando devido a efeitos fisiológicos favoráveis ao
organismo humano, revelados em algumas pesquisas. Estudos têm apontado que a ingestão de 10 g de
linhaça ao dia promove alterações hormonais contribuindo com a redução do risco de câncer e diabete,
dos níveis de colesterol total e LDL, assim como favorecendo a diminuição de agregação antiplaquetária,
fortalecendo unhas, dentes e ossos, além de tornar a pele mais saudável (MONTERO, 2000).
A qualidade do pão de sal pode ser avaliada por análises físico-químicas, microbiológicas e
sensoriais. Alguns fatores são importantes na definição da qualidade de pães. Dentre eles destaca-se a
aparência, simetria, cor, aroma e sabor característicos, crosta, características do miolo e consistência
(FERREIRA; OLIVEIRA; PRETTO, 2001).
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Existem métodos analíticos/instrumentais efetivos para detectar o surgimento de problemas
durante o processamento e armazenamento de alimentos, mas muitas vezes eles são incapazes de medir
alterações perceptíveis que afetam a aceitação do produto. Assim, os testes sensoriais devem ser incluídos
como garantia de qualidade de alimentos, por serem uma medida multidimensional integrada e possuírem
importantes vantagens como, por exemplo, determinar a aceitação de um produto por parte dos
consumidores, devido à utilização dos órgãos dos sentidos humanos como “instrumentos” de medida
(CARDELLO; CARDELLO, 1998).
3. Material e métodos
Os pães foram confeccionados em planta de panificação experimental da escola SENAI “Mário Dedini”,
localizada na cidade de Piracicaba, no Estado de São Paulo, Brasil. As análises físicas e sensoriais foram
realizadas no Laboratório de Bromatologia e no Laboratório de Análise Sensorial localizados no
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da Escola Superior de Agricultura “Luiz de
Queiroz”/ USP.
3.1 Preparo dos pães
Os ingredientes utilizados na elaboração do pão de forma estão alistados na Figura 1.
Ingrediente
%
Farinha de trigo
Sal
Açúcar
Melhorador
Margarina
Fermento biológico
Leite em pó
Água
100
2
6
1
4
4
3
±60
Peso g
3000
60
180
30
120
120
90
1800
Figura 1: Ingredientes da formulação do pão de forma controle
Os ingredientes foram separados e pesados em balança digital da marca Filizola, modelo Pluris.
Em seguida, os ingredientes secos foram homogeneizados durante dois minutos em amassadeira espiral da
marca Superfecta, modelo AE 15E. Logo após, foi adicionado o restante dos ingredientes e 80% da água.
Os 20% restante da água foram utilizados para determinar a textura da massa. Foi feita
homogeneização total da massa durante 4 minutos. Todas essas etapas foram realizadas com a
amassadeira na 1ª velocidade. Com o equipamento em 2ª velocidade, foi feita homogeneização até se
desenvolver a rede de glúten, até atingir o “ponto de véu”. Depois a massa foi retirada da amassadeira,
dividida em 4 partes iguais e adicionadas as sementes de linhaça nas concentrações 0%, 3%, 6% e 9% e
cada parte, individualmente, foi novamente homogeneizada na amassadeira. Em seguida, as massas foram
levadas à mesa e cobertas com plástico durante 15 minutos para a fermentação das mesmas. Depois foram
acondicionadas em formas (10,5 cm de largura x 10 cm de altura x 20 cm de comprimento) e levadas à
câmara climática de panificação (Umidade Relativa 85º e temperatura de 36º a 39º C) para a fermentação
final durante 60 minutos. Finalmente as formas foram levadas ao forno da marca Supremax, modelo
Multi-213 a 180ºC durante 30 minutos para o assamento.
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
3.2 Análise sensorial
Em relação às propriedades físicas foram verificados o peso da massa crua e o da massa assada.
As perdas na cocção foram calculadas a partir da diferença entre o peso da massa crua (g) e o peso final (g)
dos pães. O Indicador de Avaliação do Índice de Conversão, de acordo com Philippi (2003), foi calculado
através da relação entre o peso final (g) e o peso da massa crua (g).
3.3 Textura
A firmeza foi avaliada objetivamente no “Texture Testing System” (Kramer Shear Press) modelo
TP-2 acoplado a um registrador automático de variação de força, operando em célula padrão de
compressão de cisalhamento CS-1, com 10 lâminas de 1/8 polegadas de espessura e ângulo 90º. As
amostras foram previamente pesadas (aproximadamente 50g) e colocadas na célula teste de tal forma que
as laminas das células tivessem ação paralela às amostras. Foi utilizado o sensor em 100 lbs (libras-força) e
a velocidade de descida do pistão será de 20 cm/min. O cálculo da firmeza foi realizado através da eq. (1)
e os resultados expressos em lbf/g.
Leitura × fator de posição do sensor eletrônico / peso da amostra
(1)
3.4 Volume
O volume dos pães foi determinado pelo deslocamento de um volume conhecido de sementes de
linhaça em recipiente apropriado e o volume específico foi obtido pela razão entre o volume (mL) e o
peso final dos pães (FREITAS; STERTZ ; WASZCZYNSKYJ, 1997).
3.5 Cor
A cor das amostras foi avaliada utilizado-se o Colorímetro Minolta, modelo Chroma Meter CR200 b. Foram utilizadas 9 amostras de pão para cada tratamento, realizando-se uma leitura por amostra.
Foram mensuradas a cor da casca e do miolo dos pães. As amostras foram avaliadas no sistema L, a* e b*
(BIBLE; SINGHA, 1999). Para o cálculo do croma (C), que expressa a medida de cor, foi utilizada a eq.
(2) conforme descrita por Estévez e Cava (2004).
C= (a2 + b2)0,5
(2)
3.6 Teste de preferência
O teste de preferência foi realizado em padaria através de abordagem direta aos consumidores,
que expressaram sua opinião através de escala hedônica estruturada de 9 pontos conforme descrita por
Moraes (1985
Os provadores também foram questionados quanto à intenção de compra dos produtos. As
amostras foram avaliadas em uma única sessão, sendo as mesmas apresentadas de forma monádica. Após
a degustação do produto, o provador anotava na ficha a sua respectiva nota.
Foram abordados 116 indivíduos não treinados de ambos os sexos, escolhidos aleatoriamente entre
diferentes faixas etárias e classes sociais que não apresentassem problemas de saúde que interferissem nos
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
órgãos dos sentidos, especialmente o paladar. Foram oferecidos aos provadores em torno de 10g de
amostra de cada um dos produtos formulados (0%, 3%, 6% e 9% de linhaça). Para a realização do teste de
preferência, a proposta da pesquisa foi submetida à avaliação pelo Comitê de Ética em Pesquisa, na
Faculdade de Odontologia de Piracicaba (UNICAMP/FOP).
3.7 Análise Descritiva Quantitativa
A análise sensorial foi realizada no Laboratório de Análise Sensorial do Departamento de
Agroindústria, Alimentos e Nutrição da ESALQ/USP. O teste sensorial utilizado foi a Análise Descritiva
Quantitativa (ADQ) com provadores selecionados e treinados segundo Stone (1992). Para a realização da
ADQ o projeto também foi avaliado pelo Comitê de Ética em Pesquisa, na Faculdade de Odontologia de
Piracicaba (UNICAMP / FOP) e foi aprovado por estar de acordo com a Resolução 196/96 do Conselho
Nacional de Saúde (BRASIL, 2008).
Para aplicação da ADQ, várias etapas foram seguidas. Inicialmente foi realizado um recrutamento,
no qual se faz o primeiro contato com os provadores através de uma ficha, obtendo informações e
interesse, disponibilidade de tempo e afinidade pelo produto.
A ficha foi preenchida por 19 provadores, constituindo-se de alunos e funcionários do
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da ESALQ/USP.
Os testes foram realizados em cabines individuais, com utilização de luz branca, longe de ruídos e
odores, sempre após mais de uma hora de jejum dos provadores. Após o recrutamento, os provadores
realizaram o teste de reconhecimento dos gostos básicos. Para essa fase foram utilizadas soluções
quimicamente puras dos gostos básicos: doce (2% sacarose), ácido (0,07% ácido cítrico), salgado (0,2%
cloreto de sódio) e amargo (0,07% cafeína). Foram oferecidos 25 mL de cada solução aos provadores em
copos plásticos descartáveis, codificados com números aleatórios de 3 algarismos.
Após a identificação dos gostos básicos, os provadores foram submetidos ao Teste Triangular.
Esse teste foi aplicado 2 vezes, primeiramente para identificar a sensibilidade dos provadores para o gosto
doce e depois para identificar a sensibilidade para o gosto salgado. Os provadores receberam 3 amostras
codificadas, sendo 2 iguais e uma diferente, os provadores deveriam identificar a amostra diferente. Para o
sabor doce, as concentrações utilizadas de sacarose foram de 4% e 2%. Para o sabor salgado, as
concentrações utilizadas de cloreto de sódio foram de 1,5g/L e 0,75g/L.
Foram selecionados apenas os provadores que acertaram 100% em todos os testes realizados.
Com isso, apenas 15 provadores continuaram na fase de treinamento, sendo 13 mulheres e 2 homens.
Desses 15 provadores, 11 apresentaram faixa etária entre 18 e 25 anos; 2 provadores apresentaram faixa
etária entre 25 e 35 anos; 1 provador apresentou faixa etária entre 35 e 45 anos e 1 provador apresentou
faixa etária entre 45 e 55 anos.
A etapa seguinte constou do desenvolvimento de terminologia e treinamento. Inicialmente, os
provadores avaliaram sensorialmente amostra de pão de forma tradicional e de pão de forma com
sementes de linhaça, adquiridos em supermercados. O pão de forma tradicional utilizado foi o da marca
Nutrella e o pão com semente de linhaça foi o da marca Omega Vitta com 3% de linhaça. O objetivo era
que os provadores descrevessem as sensações percebidas em relação à aparência, aroma, sabor e textura na
ficha de levantamento de atributos.
Após a etapa de levantamento de atributos, uma discussão em grupo foi realizada sob a
supervisão de um líder, com o objetivo de agrupar os termos semelhantes que melhor descrevessem as
amostras de pães. Nessa reunião também foi elaborada uma ficha de definição de cada termo descritivo
desenvolvido pela equipe sensorial treinada (Figura 2). Essa ficha era utilizada em conjunto com a ficha de
avaliação, que contemplava as características sensoriais do produto avaliado.
Para medir a intensidade de cada atributo foi utilizada uma escala não estruturada de 10 cm,
variando de nada (nota 0) a muito (nota 10). Os provadores foram treinados utilizando os parâmetros
13
bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
definidos na reunião, em cabines individuais com luz branca e as amostras foram codificadas com três
dígitos.
Para a realização da ADQ final, os provadores realizaram a análise sensorial nos 3 dias seguintes
após a elaboração dos pães com 0%, 3%, 6% e 9% de linhaça. Foram consideradas apenas as notas de 13
provadores para a análise estatística devido a 2 provadores terem desistido da análise na fase final. As
amostras não foram rejeitadas em nenhum momento durante todo o experimento.
3.8 Análise estatística
O delineamento estatístico foi inteiramente ao acaso. Foi utilizado o software Statistical Analysis
System (SAS, 1998). Foi realizada análise de variância pelo teste F e a comparação das médias das
diferentes formulações de pães foi analisada segundo teste de Tukey (p≤0,05) (PIMENTEL-GOMES,
1982). Os resultados da análise sensorial foram analisados pelo software Compusense Five release 3
(1998).
Termo Descritor
(Atributo)
Aparência
1. Cor da Casca
Definição
Referência
4. Uniforme
Refere-se à cor da casca dos pães de forma
variando da cor clara a cor escura.
Refere-se à cor do miolo (inclui as bordas) dos
pães de forma variando da cor clara a escura.
Refere-se à aparência característica de pão de
forma tradicional e pão de forma integral
Refere-se à presença ou ausência de buracos
5. Formato Característico
Refere-se ao contorno das fatias dos pães.
6. Tamanho Característico
Refere-se ao tamanho das fatias
7.Concentração de Linhaça
Refere-se à presença e a dispersão as sementes
de linhaça no miolo dos pães.
2. Cor do Miolo
3. Característico
Aroma
8. Característico
Refere-se ao aroma próprio do pão.
9. Intensidade
Refere-se à intensidade do aroma dos pães.
10. Adocicado
Refere-se ao aroma doce dos pães.
11. Acentuado
Refere-se ao aroma específico de linhaça
Sabor
12. Característico
Refere-se ao sabor próprio do pão de forma.
13. Salgado
Refere-se ao sabor salgado do pão.
14. Adocicado
Refere-se ao sabor doce do pão.
15. Amargo
Refere-se ao sabor amargo do pão.
16. Suave
Refere-se ao sabor leve, fraco do pão.
17. Sabor de gordura
Refere-se ao sabor de gordura conferido pela
margarina e semente de linhaça.
Textura
18. Macio
19. Crocante
20. Consistente
Refere-se à maciez do pão
Refere-se à crocância do pão conferida pela
semente de linhaça.
Refere-se à firmeza do pão. Quanto mais
consistente mais duro e esfarelento é o pão.
●Claro: pão de forma tradicional
●Escuro: pão de forma integral
●Claro: pão de forma tradicional
●Escuro: pão de forma integral
●Pouco: fatia de pão francês
●Muito: fatia de pão de forma
●Pouco: pão de forma com buracos
●Muito: pão de forma tradicional
●Pouco: primeira fatia do pacote de pão de forma;
●Muito: fatia de pão de forma
●Pouco: primeira fatia do pacote de pão de forma;
●Muito: fatia de pão de forma
●Pouco: pão 3% de linhaça
●Muito: pão 9 % de linhaça
●Pouco: pão com gotas de ácido acético;
●Muito: pão de forma
●Fraco: pão de forma tradicional;
●Forte: pão de forma integral.
●Pouco: pão de forma
●Muito: pão doce
●Pouco: semente de linhaça apresentada em béquer;
●Muito: semente de linhaça triturada e aquecida em
microondas durante 30 segundos em potência alta.
●Pouco; pão de forma com adição de ácido cítrico (0,14%)
●Muito: pão de forma tradicional
●Pouco: pão de forma tradicional;
●Muito: pão com adição de cloreto de sódio (0,2%);
●Pouco: pão de forma tradicional;
●Muito: pão doce
●Pouco: pão de forma tradicional
●Muito: pão de forma com adição de cafeína
●Pouco: pão integral
●Muito: pão de forma tradicional
●Pouco: pão de forma tradicional
●Muito: pão de forma com adição de óleo de soja
●Pouco: pão seco
●Muito: pão de leite
●Pouco: pão com 3% de linhaça
●Muito: torrada
●Pouco: pão de leite
●Muito: pão seco
Figura 2: Ficha dos termos descritivos e parâmetros utilizados durante o treinamento.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
4. Resultados e discussão
4.1 Qualidade dos pães
A qualidade dos pães de forma foi avaliada através do peso da massa crua, peso da massa assada e
perdas durante a cocção. Também foi utilizado o índice de conversão. Os resultados estão expressos na
Tabela 1.
Tabela 1 – Avaliação média da qualidade dos pães com diferentes concentrações de linhaça,
através dos dados de peso da massa crua, peso da massa assada, perda de peso na cocção e o
índice de conversão.
Concentração
de linhaça (%)
0
3
6
9
Peso Total da
Massa Crua
(Kg)
7,899±1,891a2
7,800±1,92b
7,800±1,92b
7,800±1,92b
Peso total da
Massa Assada (Kg)
Perda de peso na
Cocção (g)
Índice de
Conversão
6,965±1,66ª
6,905±1,71b
6,772±1,65d
6,886±1,70c
934
895
1028
914
0,88
0,88
0,86
0,88
1Médias
2Letras
desvio padrão;
diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
Os dados apresentados na Tabela 1 referem-se ao peso total da massa crua e da massa assada
obtido através da somatória das 3 elaborações dos pães. As perdas durante a cocção variaram entre 914 g e
1028 g, sendo que a amostra com 6% de linhaça apresentou a maior perda durante a cocção.
Para cada forma contendo 600 g de massa crua, as perdas durante a cocção foram de 70,94 g para
a amostra controle; 68,84 g para a amostra com 3% de linhaça; 79,07 g para a amostra com 6% de linhaça
e 70,30 g para a mostra com 9 % de linhaça. A amostra com 6% de linhaça apresentou maior perda
durante a cocção. A perda durante a cocção deve-se a evaporação de líquidos, especialmente água.
Quanto ao índice de conversão não houve diferença estatística entre as amostras.
4.2 Textura
De acordo com Esteller; Amaral; Lannes (2004), a dureza ou firmeza dos pães está relacio¬nada
com a força aplicada para ocasionar deformação ou rompimento da amostra, avaliada por texturômetros
mecânicos e correlacionada com a mordida humana durante a ingestão dos alimentos. A força máxima
avaliada para produtos panificados é dependente da formulação (qualidade da farinha, quantidade de
açúcares, gorduras, emulsificantes, enzimas e mesmo a adição de glúten e me¬lhoradores de farinha),
umidade da massa e conservação (tempo de fabricação do produto e embalagem). Os resultados da
avaliação da textura estão expressos na Tabela 2.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Tabela 2 – Avaliação média da textura de pães com diferentes concentrações de linhaça, expressas em
lbf/g
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
1Médias
2Letras
Textura lbf/g
3,68±0,091c2
5,24±0,12a
4,53±0,25b
5,50±0,11a
desvio padrão
diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
Os dados apresentados na Tabela 2 mostram que a adição de sementes de linhaça interferiu na
dureza dos produtos testados. Todas as amostras que receberam adição de sementes de linhaça
apresentaram maior medida de textura. A amostra com 3% de linhaça apresentou aumento de textura de
42,39% em relação ao controle. A amostra com 6% de linhaça apresentou um aumento de 23% em
relação ao controle e a amostra contendo 9% de linhaça apresentou um aumento de 49,45% em relação a
textura do controle. Porém, isso não tornou os produtos rígidos. As sementes de linhaça conferiram
característica de crocância às amostras. A amostra controle foi a que apresentou menor força para
deformação.
Cabe ressaltar que a análise de textura foi efetuada nos pães logo após assamento e ainda não submetidos
a um processo de retrogradação intenso, resultado de um armazenamento prolongado, em temperatura
normal de estocagem.
Esteller e Lannes (2005) que avaliaram a textura de alguns tipos de pães e torradas mais consumidos no
mercado brasileiro, utilizando o texturômetro TA.XT2 (Stable Micro Systems, UK) . Para pães, foram
utilizados os parâmetros: probe cilíndrico 25 mm perspex P/25P, força de dupla compressão test speed
2,0 mm/s, trigger force 10 g, type auto, post-test speed 10 mm/s, distance 6,2 mm, force 10 g, acquisition
200 pps. Para torradas, probe knife blade HDP/BS, test speed 2,0 mm/s, trigger force 10 g, type auto,
post-test speed 5 mm/s, distance 6,0 mm, acquisition 200 pps. Esses autores encontraram para a firmeza
os seguintes resultados: 0,72 N para o pão francês; 1,56 N para o pão de forma; 1,44 N para o dog
hambúrguer; 7,42 N para o pão italiano; 1,36 N para a ciabatta e 2,49 N para o pão de queijo.
De modo geral, o pão de forma bem como outros tipos de pães como dog-hamburguer e ciabatta
(crosta removida) apontam baixos valores de firmeza (o que indica maior maciez). O pão italiano, no
outro extremo, apresenta-se como uma massa firme que necessita de maior salivação e mastigação
característica para este tipo de pão, sendo apreciado por muitos justamente pela sensação de saciedade. O
pão de queijo, cuja estrutura alveolar é formada pela expansão e evaporação dos líquidos presentes na
massa, apresenta firmeza intermediária e massa menos elástica característica de gel formado pela
gelatinização do polvilho e interação com proteínas (ESTELLER; LANNES, 2005).
4. 3 Volume
O volume (mL) e o volume específico (mL/g) dos pães com e sem adição de sementes de linhaça
são apresentados na Tabela 9.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Tabela 3 – Avaliação média do volume/deslocamento e do volume específico dos pães com diferentes
concentrações de linhaça
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
Volume/Deslocamento mL
13,00±2,001a2
10,33±2,51ª
11,00±1,73ª
10,33±1,15ª
Volume Específico mL/g
5,78±1,342b3
4,85±0,89c
6,21±0,64a
4,86±1,00c
¹Médias ± desvio padrão;
²Letras diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
Os dados apresentados na Tabela 3 indicam que não houve diferença estatística entre as amostras
para o volume/deslocamento. Quanto ao volume específico a amostra com 6% de linhaça apresentou o
maior valor, seguida da amostra controle. As amostras com 3% e 9% apresentaram os menores valores,
não diferindo estatisticamente entre si.
Nabeshima et al. (2005) verificaram os efeitos da adição de três diferentes fontes de ferro nas
propriedades físicas de pão de forma enriquecido com esses compostos e encontraram para o volume
específico valores de 3,54 a 3,03 cm3/g. Esteller e Lannes (2005) encontraram elevado volume específico
(mL/g) para vários tipos de pães, sendo: 4,63 para pão francês; 4,10 para pão de forma; 5,99 para doghamburguer e 4,54 para ciabatta. Massas com volume específico baixo (embatumadas) apresentam aspecto
de-sagradável ao consumidor, associadas com alto teor de umidade, falhas no batimento e cocção, pouca
aeração, difícil mastigação, sabor impróprio e baixa conservação. O volume específico encontrado nas
amostras desse estudo é semelhante aos citados por esses autores, o que confere a esses pães boa aeração
e maciez.
Observou-se que a amostra com 3% de linhaça apresentou perda de volume de 16,1% em relação
ao controle e a amostra com 9% de linhaça apresentou perda de volume de 15,92% em relação ao
controle. Apenas a amostra com 6% de linhaça apresentou aumento de volume em comparação às demais
amostras, que foi de 7,43% em relação ao controle; 21,9% em relação a amostra com 3% de linhaça e
21,7% em relação a amostra com 9% de linhaça. Pode-se observar que adição das sementes de linhaça
provocou certo comprometimento do volume das amostras com 3% e 9% de linhaça, isso poderia ser
explicado pela perda da força e resistência da massa, aumento relativo da umidade das amostras e elevação
do teor de fibras. A amostra com adição de 6% de sementes de linhaça foi a que obteve melhor
crescimento.
A perda significativa de volume do pão elaborado com 9% de adição de sementes de linhaça
sugere, a princípio, a concentração média ideal a ser utilizada para a elaboração e boa aceitação das
amostras.
Ferreira (2002) estabeleceu classificação de acordo com o volume específico do pão de forma. De
acordo com esse autor, o volume específico entre 4,5 a 5,5 seria classificado como “Bom” e volume
específico entre 5,5 a 6,5 seria classificado como “Muito bom”. Nesse estudo, o volume específico das
amostras variou de 4,85 a 6,21 mL/g. De acordo com os parâmetros estabelecidos por Ferreira (2002), a
amostra controle e a amostra com 6% de linhaça foram classificadas com volume específico “muito bom”
e as amostras 3% e 9% de linhaça foram classificadas com volume específico “Bom”.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
4.4 Cor
A medida de cor expressa pelo Croma (a2+b2)0,5 dos pães de forma em base fresca é apresentada
na Tabela 4.
Tabela 4 - Medida de cor da casca e do miolo dos pães com diferentes concentrações de linhaça, expressas
pelo Croma (C)
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
Croma da casca dos pães
35,93±2,671a2
16,85±3,38c
21,16±4,35b
36,97±1,83a
Croma do miolo dos pães
14,57±0,65ab
13,70±0,62b
12,32±0,65c
14,76±1,03a
1Médias ± desvio padrão;
2Letras diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
A temperatura de assamento para a maioria dos pães oscila entre 190 e 250ºC, exceto os “flat
bread” (pão sírio, pita, chapati, paratha, ataif, incluindo pizzas e esfihas) que podem ser assados em
temperaturas superiores a 300ºC (QAROONI,1996). No centro do miolo, a temperatura atinge cerca de
98ºC. A presença de açúcares na formulação acelera reações de caramelização e Maillard, levando ao
escurecimento progressivo da crosta e miolo, que podem ser desejados ou não (ESTELLER; LIMA;
LANNES, 2005).
O croma da casca dos pães foi maior para as amostras controle e para a amostra com 9% de
linhaça e o croma do miolo dos pães também foi maior para a amostra com 9% de linhaça. As amostras
com 3% e 6% de linhaça sofreram alteração na cor, pois diferiram do controle. Os valores de L, a e b da
casca e do miolo dos pães estão apresentadas na Tabela 5.
Tabela 5 - Resultados de cor (L, a* e b*) do pão de forma controle e dos pães com adição de sementes de
linhaça.
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
Croma da casca dos pães
35,93±2,671a2
16,85±3,38c
21,16±4,35b
36,97±1,83a
Croma do miolo dos pães
14,57±0,65ab
13,70±0,62b
12,32±0,65c
14,76±1,03a
1Médias
2Letras
desvio padrão;
diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
Em relação à casca dos pães, os valores de L mais altos indicam maior reflectância da luz
traduzindo-se em pães com coloração clara, pobres em açúcares, ou presença de farinhas e amidos na
crosta, como no caso da amostra controle seguida da amostra com 9% de linhaça (L=61,56; 50,05
respectivamente). Para o miolo, os valores de L são muito semelhantes e, como mencionado
anteriormente, a temperatura e a umidade no centro impedem diferenciação significativa, devido a um
tempo prolongado de assamento e provavelmente maior acidez da massa. A amostra com 9% de linhaça
apresentou o maior valor e a amostra com 6% de linhaça o menor valor (76,08; 70,39 respectivamente), a
amostra controle e amostra com 3% de linhaça não diferiram entre si e também não diferiram da amostra
com 6% e nem da amostra com 9% de linhaça.
Maiores valores de a* (desvio para o vermelho) indicam coloração mais escura na crosta. A amostra
com 9% de linhaça apresentou o maior valor (a*=14,97); a amostra controle bem como as amostras com
3% e 6% de linhaça não diferiram estatisticamente entre si. Para a coloração do miolo, a regra é mantida,
18
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
mas é dependente, ainda, de algumas interações entre os ingredientes ativados pelo calor. Os valores de a*
para o miolo (Tabela 5), não apresentaram diferença estatística entre as amostras, porém os resultados
foram negativos, o que indica coloração mais clara para o miolo de todos os pães analisados.
Valores altos para b* são traduzidos para amos¬tras com forte coloração amarelada ou dourada, que
embora distribuída na coloração castanha característica de produtos forneados, pode ser detectada e
aparece em pães ricos em proteínas, açúcares redutores e ovos (carotenóides). Em relação ao valor de b
para a casca dos pães, as amostras controle e com 9% de linhaça apresentaram as maiores notas
(b*=34,24; 33,77 respectivamente) e a amostra com 3% de linhaça apresentou o menor valor (b*=12,27).
Já para o miolo, a amostra com 9% de linhaça também apresentou o maior valor para b* (14,17) e amostra
com 6% de linhaça apresentou o menor valor (12,27). Algumas variações nos valores de a* e b* para cada
grupo de produtos analisados podem estar também, relacionadas com o grau de aeração (porosidade da
massa) e mudanças na luz que incide na superfície do material.
Esteller e Lannes (2005) pesquisaram medida de cor para vários tipos de pães e encontraram para
o pão de forma os seguintes valores para a crosta dos mesmos: L=48,14; a*=17,19; b*=29,01 e para o
miolo dos pães de forma encontraram: L= 62,37; a*=1,14; b*=10,88. Em relação à crosta dos pães, a
amostra com 9% de linhaça apresentou os valores mais próximos aos encontrados por esse autor
(L=50,05; a*=14,97; b*=33,77). Em relação à cor do miolo dos pães, nenhuma das 4 amostras estudadas
apresentou valores próximos aos encontrados por Esteller e Lannes (2005).
Nabeshima et al. (2005) avaliaram as medidas L, a* e b* do miolo do pão de forma tradicional e
encontraram os seguintes valores; L=72,46; a*= -1,98; b*= 14,04. Esses dados estão bem próximos aos
encontrados na amostra controle (Tabela 5).
4.5 Análise sensorial
4.5.1 Teste de preferência
A avaliação sensorial foi realizada por 116 provadores não treinados de ambos os sexos,
escolhidos aleatoriamente entre diferentes faixas etárias e classes sociais. Foi utilizada uma escala hedônica
de 9 pontos (gostei muitíssimo =1 a desgostei muitíssimo = 9).
A Tabela 6 aponta os dados encontrados em relação ao teste de aceitabilidade das amostras.
Tabela 6 - Somatória das notas e nota média dos provadores (n=116) em relação as 4 amostras de pães
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
Somatória das Notas (pontos)
318±11a 2
289±1b
259±1c
223±1d
Nota Média Final
2,74±1a
2,49±1b
2,23±1c
1,92±1d
1Médias
2Letras
desvio padrão;
diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
De acordo com os dados apresentados na Tabela 6, houve diferença estatística entre as 4
amostras. A nota média final oscilou entre 1,92 a 2,74. As amostras com 6% e 9% de linhaça obtiveram
notas próximas a nota 2, o que indica que os provadores “gostaram muito” desses produtos. As amostras
controle e com 3% de linhaça obtiveram notas próximas a nota 3, o que indica que os provadores
“gostaram moderadamente” desses produtos. Isso demonstra que todas as amostras apresentaram boa
aceitação pelo público, independente de conterem ou não linhaça. Entre as amostras com adição de
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
sementes de linhaça, a amostra com 9% foi a que obteve maior aceitação entre os provadores, pois quanto
mais próximo da nota 1 é indicativo de excelente aceitação. Para que a ficha de avaliação não iniciasse com
uma impressão negativa “Desgostei muitíssimo” foi feita uma adaptação de forma a escala remeter a nota
1 uma impressão positiva “Gostei muitíssimo”.
A Tabela 7 apresenta a distribuição das notas dos provadores por tratamento.
Tabela 7 - Distribuição das notas dos provadores segundo a escala hedônica
ESCALA
Concentração de linhaça (%)
1
2
3
4
5
6 7 8 9
Valores observados para a escala
0
24 38
29 6 14 0 4 0 1
3
28 32
40 9 5
0 1 0 1
6
33 47
24 5 3
3 1 0 0
9
63 23
20 4 2
0 4 0 0
Os dados apresentados na Tabela 7 revelam que 38 provadores (32,7%) atribuíram nota 2 para a
amostra controle. Já a amostra com 3% de linhaça, recebeu nota 3 de 40 provadores (34,4%). O pão de
forma com 6% de linhaça recebeu de 47 provadores (40,5%) a nota 2. A amostra com 9% de linhaça
recebeu de 63 provadores (54,3%) a nota 1. Esses dados confirmam os dados apresentados anteriormente
(Tabela 6).
A intenção de compra demonstrada pelos provadores dos pães amostras é apresentada na Tabela 8.
Tabela 8 - Intenção de compra dos provadores em relação aos pães com diferentes concentrações de
linhaça
Concentração de linhaça (%)
0
3
6
9
1
Médias
2Letras
Intenção de Compra (%)
19,51±11b 2
10,56±1d
14,63±1c
52,03±1a
desvio padrão;
diferentes na vertical indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%;
Em relação à intenção de compra do produto, 52,03% dos provadores expressaram preferir a
amostra com 9% de linhaça. A amostra controle ocupou o segundo lugar na intenção de compra dos
provadores. Ainda 2,43% dos entrevistados disseram que comprariam qualquer uma das 4 formulações de
pães e 0,8% revelaram que comprariam todas as formulações de pães.
Foram levantados os motivos pelos quais os provadores comprariam os produtos e esses estão
alistados na Figura 3.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
25,00%
20,00%
A1
15,00%
A2
10,00%
A3
A4
5,00%
M
el
ho
rs
ab
or
M
ai
s
m
ac
io
M
ai
s
le
M
ve
el
ho
re
qu
Be
i lí
br
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fíc
io
N
s
ão
sa
go
úd
e
st
a
se
M
m
el
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ho
et
ra
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M
ce
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m
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Sa
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ti d
bo
a
a
rd
de
ife
l in
re
ha
nt
ça
e
do
s
de
m
ai
s
0,00%
Figura 3 - Motivos pelos quais os provadores comprariam os 4 tipos de pães
Amostras correspondentes aos tratamentos: 1) 0%;2) 3%; 3) 6%; 4) 9% de adição de linhaça;
Através da análise da Figura 3, observou-se que os provadores indicaram nove motivos para a
aquisição dos produtos. Na categoria “Melhor Sabor”, amostra com 9% de linhaça apresentou a maior
porcentagem dos votos (21,36%). Já na classe “Mais Macio”, a amostra com 6% de linhaça apresentou a
maior porcentagem (5,12%). Em relação ao motivo “Mais Leve”, a amostra com 9% de linhaça
apresentou a maior porcentagem das opiniões (1,70%). Em relação a categoria “Equilíbrio entre Massa e
Semente”, as amostra com 3% e 6% de linhaça apresentaram as maiores porcentagens (2,56%). Na
intenção de compra por “Benefícios para a Saúde”, a amostra com 9% de linhaça obteve a maior
porcentagem (7,69%). Em relação ao motivo “não gosta de semente”, a amostra controle obteve 10,25%
dos votos contra os 13,67% dos votos da amostra com 9% de linhaça, essa porcentagem dos provadores
preferiu essa amostra devido à “maior quantidade de linhaça”. Também 5,98% dos provadores relataram
preferência de compra pela amostra com 9% de linhaça pelo fato desta apresentar “sabor diferente dos
demais”. Apenas 0,85% dos provadores preferiram comprar a amostra com 6% de linhaça pelo fato desta
ser “melhor aceita pela família”. Ainda, 1,7% dos provadores não conseguiram detectar diferenças entre as
amostras e por isso comprariam qualquer uma das 4 formulações e 2,56% dos provadores não relataram
o motivo pelo qual comprariam o produto.
4.5.2 Análise Descritiva Quantitativa (ADQ)
Para a realização da Análise Descritiva Quantitativa (ADQ) foram necessárias às etapas de
recrutamento, seleção e treinamento.
4.5.2.1 Recrutamento e seleção
Foram recrutados 19 provadores utilizando como instrumento um questionário que avaliou a
disponibilidade de horário, interesse e formas de contato.
A seleção dos provadores foi feita através da análise de identificação dos gostos básicos (doce,
salgado, ácido e amargo) e duas séries de Teste Triangular (doce e salgado). Foram escolhidos os
provadores que acertaram os 3 testes. Dos 19 que foram recrutados apenas 15 acertaram foram
selecionados para o treinamento.
21
bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
4.5.2.2 Treinamento
A etapa do treinamento compreendeu primeiramente o levantamento dos atributos, seguida de
uma reunião para a definição da ficha de avaliação. A partir disso iniciou-se as sessões de treinamento com
os provadores selecionados.
Na etapa de treinamento, foram realizados 6 encontros com os provadores com freqüência
semanal. Em cada uma das sessões de treinamento, mostravam-se aos provadores os materiais de
referência e cada provador tinha também acesso a uma ficha idêntica a que foi apresentada na Figura 2,
disposta na cabine. Dos 15 provadores selecionados, 2 desistiram durante a fase de treinamento.
A Tabela 9 mostra as médias de cada amostra em relação a cada atributo, calculadas pelo Teste de
Médias de Tukey, em nível de 5%.
Tabela 9 - Médias da equipe para os termos descritores de aparência, aroma, sabor e textura para os 4 pães
de forma avaliados
Atributos
0%
3%
6%
9%
Cor da Casca
0,56±0,641b2
Aparência
0,67±0,66b
1,05±0,88a
0,97±0,81a
Cor do Miolo
0,41±0,054b
0,56±0,055a
0,62±0,49a
0,62±0,49a
Aparência Característica
8,77±1,64a
8,97±1,66a
8,92±1,67a
8,90±1,65a
Uniforme
9,00±1,02a
8,87±1,00a
8,64±1,15a
8,92±0,92a
Formato Característico
9,21±0,76a
9,33±0,70a
9,28±0,82a
9,28±0,64a
Tamanho Característico
9,21±0,80a
9,31±0,80a
9,28±0,75a
9,41±0,63a
Concentração de Linhaça
0,00±0,00d
1,87±0,86c
4,33±1,91b
7,03±2,71a
Aroma Característico
9,54±0,60a
Aroma
9,44±0,64a
9,18±0,68b
9,18±0,68b
Intensidade do Aroma
0,72±1,60b
1,41±1,40b
2,90±2,29a
3,33±2,35a
Aroma Adocicado
0,56±0,64c
0,77±0,62bc
1,03±0,87ab
1,18±1,02a
Aroma Acentuado
0,33±1,61d
1,26±1,81c
2,62±2,20b
3,28±2,12a
Sabor Característico
8,97±2,19a
Sabor
8,92±2,19a
8,72±2,16b
8,69±2,17b
Sabor Salgado
0,69±0,61a
0,82±0,64a
0,82±0,60a
0,82±0,64a
Sabor Adocicado
0,56±0,55b
0,59±0,54ab
0,79±0,80ab
0,82±0,82a
Sabor Amargo
0,15±0,36b
0,36±0,48b
0,69±0,69a
0,77±0,74a
Sabor Suave
9,41±0,71a
8,90±0,82a
7,64±1,96b
7,18±2,30b
Sabor de Gordura
0,18±0,38c
0,44±0,68b
0,79±0,95a
0,90±0,91a
Macio
9,03±0,77a
Textura
8,79±0,89ab
8,54±0,99c
8,64±0,98bc
Crocante
0,00±0,00d
0,69±0,52c
1,77±0,70b
2,79±1,08a
Consistente
0,85±0,70c
1,10±0,68b
1,33±0,73ab
1,36±0,74a
1Média
2Letras
desvio padrão;
diferentes na horizontal indicam diferença significativa entre os tratamentos no nível de 5%
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Através da análise da Tabela 9, observa-se que em relação aos atributos: “Aparência
Característica”; “Uniforme”; “Formato Característico”; “Tamanho Característico”; e “Sabor Salgado” não
houve diferença estatística entre as 4 amostras de pão de forma.
Em relação ao atributo “Cor da Casca”, a amostra controle e a amostra com 3% de linhaça diferiram
estatisticamente das amostras com 6% e 9% de linhaça. As amostras com 6% e 9% de linhaça
apresentaram as maiores médias. Quanto ao atributo “Cor do Miolo”, apenas a amostra controle diferiu
das demais, recebendo a menor nota. De acordo com os provadores, a amostra controle tendeu a
apresentar cor do miolo mais clara que as outras amostras. Em relação ao atributo “Concentração de
linhaça”, todas as amostras diferiram entre si, sendo que a amostra com 9% de linhaça recebeu a maior
nota e amostra controle a menor nota. As notas aumentaram proporcionalmente de acordo com o
aumento da concentração de sementes de linhaça nos pães, isto indica que os provadores conseguiram
identificar claramente as diferenças referentes às porcentagens de linhaça adicionadas em cada um dos
pães (Figura 4).
Cor da Casca
10
Concentração de Linhaça
Cor do Miolo
5
0
Tamanho Característico
Aparência Característica
Formato Característico
A1
Uniforme
A2
A3
A4
Figura 4 - Perfil Sensorial (aparência) em gráfico aranha para as amostras de pão de forma
Amostras correspondentes aos tratamentos: 1) 0%;2) 3%; 3) 6%; 4) 9% de adição de linhaça;
Em relação ao “Aroma Característico”, as amostras controle e 3% de linhaça diferiram das
amostras 6% e 9% de linhaça. As amostras controle e 3% de linhaça apresentaram aroma muito
característico. Quanto à “Intensidade do Aroma”, as amostras com 6% e com 9% de linhaça apresentaram
aroma mais intenso que as amostras controle e 3% de linhaça. Referente ao atributo “Aroma Adocicado”,
a amostra com 9% de linhaça recebeu a maior nota e a amostra controle a menor nota. O mesmo
comportamento foi observado em relação ao atributo “Aroma Acentuado” (Figura 5).
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Aroma Característico
10
8
6
4
2
0
Aroma Acentuado
Intensidade do Aroma
Aroma Adocicado
A1
A2
A3
A4
Figura 5 - Perfil Sensorial (aroma) em gráfico aranha para as amostras de pão de forma
Amostras correspondentes aos tratamentos: 1) 0%;2) 3%; 3) 6%; 4) 9% de adição de linhaça;
Quanto ao “Sabor Característico” as amostras controle e 3% de linhaça apresentaram as maiores
notas, não diferindo entre si, isso indica que essas amostras apresentaram sabor muito característico. Para
o atributo “Sabor Adocicado”, a amostra controle apresentou a menor nota e a amostra com 9% de
linhaça apresentou a maior nota. Para o atributo “Sabor Amargo”, as amostras controle e 3% de linhaça
receberam as menores notas e as amostras 6% e 9% de linhaça receberam as maiores notas. No atributo
“Sabor Suave”, as amostras controle e 3% de linhaça apresentaram as maiores notas. Quanto ao “Sabor de
Gordura”, a amostra com 9% de linhaça recebeu a maior nota e amostra controle a menor nota. O fato da
semente de linhaça ser rica em óleo propicia sabor de gordura mais expressivo na amostra que recebeu a
adição da maior concentração (Figura 6).
Sabor Característico
10
8
6
4
2
0
Sabor de Gordura
Sabor Salgado
Sabor Suave
Sabor Adocicado
SaborAmargo
A1
A2
A3
A4
Figura 6 - Perfil Sensorial (sabor) em gráfico aranha para as amostras de pão de forma
Amostras correspondentes aos tratamentos: 1) 0%;2) 3%; 3) 6%; 4) 9% de adição de linhaça;
Referente à textura, a amostra controle recebeu a maior nota para o atributo “Macio” e a amostra
com 6% de linhaça recebeu a menor nota para o mesmo atributo. A amostra com 9% de linhaça recebeu a
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Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
maior nota para o atributo “Crocante”. A amostra controle recebeu nota zero em relação a esse atributo.
Os provadores identificaram que quanto maior a concentração de linhaça maior é a crocância. Em relação
ao atributo “Consistente”, a amostra com 9% de linhaça tendeu a apresentar consistência mais firme que a
amostra controle, que recebeu a menor nota nesse atributo. A amostra com 9% de linhaça apresentou
textura mais firme que as demais em virtude da maior presença de fibras, substância que faz parte da
composição das sementes de linhaça (Figura 7).
Macio
10
8
6
4
2
0
Consistente
Crocante
A1
A2
A3
A4
Figura 7 - Perfil Sensorial (textura) em gráfico aranha para as amostras de pão de forma
Amostras correspondentes aos tratamentos: 1) 0%;2) 3%; 3) 6%; 4) 9% de adição de linhaça;
Pela análise da Tabela 9 verifica-se que a amostra com 9% de linhaça destaca-se por ter médias
superiores às demais amostras em 10 atributos (Tamanho Característico, Concentração de Linhaça,
Intensidade do Aroma, Aroma Adocicado, Aroma Acentuado, Sabor Adocicado, Sabor Amargo, Sabor de
Gordura, Crocante e Consistente). Esses atributos são considerados desejáveis nesse tipo de produto. O
atributo “Sabor Amargo”, que poderia ser a princípio inconveniente, não torna o produto indesejável ou
rejeitado, pois os provadores o classificaram como sabor pouco amargo. O mesmo ocorreu com o
atributo “Sabor de Gordura”. A amostra controle foi a segunda amostra a apresentar médias superiores às
demais em 5 atributos (Uniforme, Aroma Característico, Sabor Característico, Sabor Suave e Textura
Macia).
5. Conclusões
As perdas na cocção dos pães foram de aproximadamente 70g por forma de 600 g de massa crua,
essa perda deve-se a evaporação de líquidos, especialmente água;
Todas as amostras que receberam adição de sementes de linhaça apresentaram maior medida de
textura;
As amostras controle e com 6% de linhaça foram classificadas como volume específico “Muito
bom” e as amostras com 3% e 9% de linhaça foram classificadas como volume específico “Bom”;
A amostra com 9% de linhaça apresentou o maior Croma para a casca e para o miolo dos pães. As
amostras com 3% e 6% de linhaça foram as que apresentaram maiores diferenças em relação a cor.
Todas as amostras tiveram elevada aceitação pelo público, independente de conterem ou não
linhaça. Entre as amostras com adição de sementes de linhaça, a amostra com 9% de linhaça foi a que
obteve maior aceitação entre os provadores;
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
Em relação à intenção de compra do produto, os provadores expressaram preferir a amostra com
9% de linhaça, por apresentar o melhor sabor;
Referente à ADQ, a amostra com 9% de linhaça apresentou médias superiores às demais amostras em
relação à maioria dos atributos levantados pelos provadores. Não foram identificados atributos
indesejáveis para nenhuma das amostras através da ADQ;
6. Referências
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26
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27
bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 08-28, jan./jun. 2015.
MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Caracterização física e sensorial de pães de forma com adição de grãos de linhaça (Linum usitatissimum).
1 MOURA, Neila Camargo. Possui graduação em Nutrição pela Universidade
Metodista de Piracicaba (2005), Mestrado na área de Ciência e Tecnologia de
Alimentos pela ESALQ/USP (2009) e Doutorado na área de Energia Nuclear pelo
CENA/USP (2012). Possui Especialização MBA Executivo em Gestão de
Negócios em Alimentação (2015). Tem experiência na área de Nutrição, com
ênfase em Ciência e Tecnologia dos Alimentos, atuando principalmente nos
seguintes temas: linhaça, antioxidantes, desenvolvimento de produtos,
propriedades sensoriais, irradiação, pães. Bolsa Fapesp no Mestrado e Doutorado.
Atualmente é docente da FATEC Piracicaba, no curso de Agroindústria, bem
como docente da ETEC Piracicaba Cel. Fernando Febeliano da Costa e do Centro
Universitário SENAC, no curso de Gastronomia.
2 CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin - Possui graduação em Nutrição
FSP/Universidade de São Paulo (1985), mestrado em Ciência e Tecnologia de
Alimentos ESALQ/Universidade de São Paulo (1989) e doutorado em Ciência dos
Alimentos FCF/Universidade de São Paulo (1994). Livre docência em 2007.
Atualmente é professor associado 2 do Departamento de Agroindústria, Alimentos
e Nutrição/ESALQ/ Universidade de São Paulo. Tem experiência na área de
Nutrição Humana e alimentos, com ênfase em Alimentos, alterações e
aproveitamento de seus componentes, atuando principalmente nos seguintes
temas: interações nutricionais, irradiação, ferro, antinutricionais e proteínas."
3 SILVA, Ariane Gomes da. Possui graduação em Ciências dos Alimentos pela
Universidade de São Paulo (2010). Experiência e laboratório de Bromatologia e
Análise Sensorial de Alimentos como bolsista de iniciação científica pelo
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da ESALQ/USP, atuando
em um primeiro projeto com adição de linhaça em pães e determinações de suas
propriedades antioxidantes e posteriormente na quantificação e determinação da
atividade antioxidante de polifenóis em feijão. Atualmente trabalha como Analista
de Operações P, departamento de Logística/Gestão de Fretes, na multinacional
Coca Cola FEMSA, onde já atuou também no departamento de Cadastro de
Informações.
28
Chemical characterization of pan bread
added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
MOURA, Neila Camargo de
CANNIATTI -BRAZACA, Solange Guidolin
SILVA, Ariane Gomes da
RESUMO
A linhaça tem atraído a atenção dos consumidores devido ao seu alto teor nutricional. Nesta pesquisa,
diferentes concentrações de linhaça marrom foram adicionadas à massa de pão para avaliar o perfil de
ácidos graxos e composição química dos produtos. As concentrações ensaiadas foram de 0%, 3%, 6% e
9%. Os pães foram preparados em uma fábrica de panificação experimental e as análises foram realizadas
no laboratório do Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da Escola Superior de
Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo. Foram avaliados perfil de ácidos graxos,
composição centesimal, valor calórico, minerais, fitatos, taninos, compostos fenólicos totais e
digestibilidade in vitro de proteínas das 4 formulações. A quantidade de Ômega 3 aumentou
significativamente em pães de acordo com a adição de linhaça. A presença natural de antioxidantes em
toda a linhaça serviu para controlar a oxidação lipídica. Os minerais potássio, cálcio, enxofre, sódio, ferro,
manganês e zinco, não apresentaram diferença estatística entre as formulações dos quatro pães. O
processamento térmico foi eficiente para reduzir fitatos. O teor total de compostos fenólicos foi maior do
que os taninos e fitatos. O processamento térmico melhorou a digestibilidade da proteína in vitro de pães.
Portanto, conclui-se que a adição de sementes de linhaça em pães de forma, com o objetivo de melhorar a
qualidade nutricional é viável.
Palavras-chave: Pão de forma, linhaça, Ômega 3, Ômega 6, fatores antinutricionais.
ABSTRACT
Flaxseed has attracted attention from consumers because of its high nutritional content. In this research,
different concentrations of brown flaxseed were added to the pan bread dough to evaluate the fatty acids
profile and chemical composition of products. The concentrations tested were 0%, 3%, 6% and 9%. The
breads were prepared in an experimental baking plant and analyses were conducted in the laboratory of
the Department of Agroindustry, Food and Nutrition of the Luiz de Queiroz Agriculture School University of Sao Paulo, Brazil. Fatty acids profile, centesimal composition, caloric value, minerals,
phytates, tannins, total phenolic compounds and in vitro protein digestibility of four products were
evaluated. The amount of Omega 3 increased significantly in breads according to the addition of flaxseeds.
The natural presence of antioxidants in the whole flaxseed served to control the lipids oxidation. Minerals
such as potassium, calcium, sulphur, sodium, iron, manganese and zinc showed no statistical difference
between the four bread formulations. The heat processing was efficient to reduce phytates. The total
content of phenolic compounds was higher than tannins and phytates. The heat processing improved the
in vitro protein digestibility of breads. Therefore, it could be concluded that the addition of flaxseeds in
pan breads with the aim of improving the nutritional quality is feasible.
29
Keywords: Pan bread, Flaxseed, Omega 3, Omega 6, anti-nutritional factors
RESUMEN
La linaza ha atraído la atención de los consumidores debido a su alto contenido nutricional. En esta
investigación, se añadieron diferentes concentraciones de linaza marrón a la masa de pan sartén para
evaluar el perfil de ácidos grasos y la composición química de los productos. Las concentraciones
ensayadas fueron de 0%, 3%, 6% y 9%. Los panes se prepararon en una planta experimental para hornear
y los análisis se realizaron en el laboratorio del Departamento de Agroindustria, Alimentos y Nutrición de
la Escuela de Agricultura de Queiroz Luiz - Universidad de Sao Paulo, Brasil. Se evaluaron los ácidos
grasos perfil, composición centesimal, valor calorífico, minerales, fitatos, taninos, compuestos fenólicos
totales y en la digestibilidad proteica in vitro de 4 productos. La cantidad de Omega 3 aumentó
significativamente en los panes de acuerdo a la adición de semillas de lino. La presencia natural de
antioxidantes en todo el linaza sirve para controlar la oxidación de lípidos. Minerales potasio, calcio,
azufre, sodio, hierro, manganeso y zinc no mostraron diferencia estadística entre las 4 formulaciones de
pan. El tratamiento térmico fue eficiente para reducir los fitatos. El contenido total de compuestos
fenólicos fue mayor que los taninos y los fitatos. El tratamiento térmico mejora la digestibilidad de la
proteína in vitro de panes. Por lo tanto, se puede concluir que la adición de semillas de lino en panes de
molde con el objetivo de mejorar la calidad nutricional es factible.
Palavras Clave: Pan pan, linaza, Omega 3, Omega 6, factores antinutricionales.
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
1 INTRODUCTION
Due to the wide dissemination by the media, in general of the relationship between diet and
health, the concern of the society with food has grown exponentially. A large quantity of new products
that allegedly improve health has been daily presented by the food industry. Among the bioactive
substances studied, fatty acids stand out, which is a group composed by polyunsaturated fatty acids,
mainly Omega 3 and 6 found in fresh-water fish (salmon), vegetable oils, flaxseed, nuts and some types of
plants. They are related to the prevention of cardiovascular diseases by reducing triglycerides and the
blood cholesterol levels, increasing blood flow and reducing blood pressure. The linolenic acid is also
involved in the hemoglobin formation, which transports oxygen throughout the blood. Flaxseeds can be
used in the production of breads, cakes, biscuits and morning cereals. Its fibers collaborate in the release
of toxins and fats as well as in the constipation treatment (MANDARINO; ROESSING; BENASSI,
2005).
White dough breads such as pan bread, for example, can be consumed, as long as in correct
amounts, by virtually all people, because they complements the intake of carbohydrates, lipids and
proteins that the body needs. Moreover, they are rich in sodium, calcium, phosphorus and potassium. The
only restriction applies to celiac people, who have intolerance to bread made with wheat flour, rye and oat.
Bread is an essential source of carbohydrates and is therefore an energy supplier of rapid metabolism.
Bread is a universal food of daily use, part of breakfast, snacks or accompanying main meals (INMETRO,
2005).
Phytates are chemical compounds used by plants to store mineral phosphorus inside their cells.
They are considered anti-nutritional factors, because they reduce the bioavailability of divalent minerals
such as calcium, iron, magnesium, manganese, copper and zinc, mainly. However, from the decade of
1990 on, phytates have also been considered as potent antioxidant agents (preventing oxidation or aging
of cells), thus playing important role in reducing the risk of many chronic and degenerative diseases such
as some types of cancer and arthritis (EMBRAPA, 2004).
Tannins belong to the large group of polyphenols that have antioxidant function acting in the
chelation of minerals such as copper and iron, making these elements unavailable for the Fenton reaction.
Tannins interact with hydroxyl radical more than with metals in the formation of chelates, therefore,
tannins have nutritional importance due to their antioxidant action. They can also give electron for highly
reactive free radicals reducing the radical reactivity due to the displacement of the unpaired electron in the
phenolic ring (CARBONARO; VIRGILI; CARNOVALE, 1996).
Due to the high nutritional content of flaxseeds, they were added at different concentrations as
ingredient in the preparation of pan bread. The objective of this research was to assess the profile of fatty
acids present in bread and analyze the chemical composition of products obtained taking into account the
anti-nutritional factors.
2 LITERATURE REVIEW
The flaxseed seed (Linum usitatissimum L.) is a food item originating from linen that belongs to
Linaceae family. Its name in Latin, linum usitatissimum, means “very useful” (MACIEL, 2006).
Linen is an herbaceous that varies from 40 to 80 centimeters of erect stems, with elongated and
narrow leaves, its flowers are light-blue and its fruit is a spherical capsule with 10 seeds (HERBARIO,
2007).
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Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
The plant has a main stem from which several branches come and in these leaves sprout, the
flowers and the spherical capsules containing two seeds in each one of the five compartments
(COSKUNER, 2005).
Flaxseed is an oilseed, rich in protein, lipids and dietetic fibers (ALMEIDA, 2009). It has three
components that present important pharmacological actions such as a-linolenic acid, soluble fibers and
lignana, which are being assessed in clinical researches and studies related to breast cancer, prostate and
colon, diabetes, lupus, bones loss, liver diseases, kidneys and cardiovascular, with favorable results
regarding positive effects of the seed (CARRARA et al., 2009).
Phenolic acids are some of the substances part of the phenolic contents group. They are
characterized for having a benzene ring, a carboxylic group and one or more hydroxyl and/or metoxyl
groups in the molecule, providing antioxidant properties to the food and to the body, being, for that,
indicated for cancer treatment and prevention, cardiovascular diseases and other diseases (FERGUSON ;
HARRIS, 1999).
According to Portal Verde (2004) phenolic acids are phytochemicals abundant in flaxseed, and
highlights: trans-ferrulico, trans-sinapic, trans-p-cumaric and trans-caffeic. The total of phenolic acids
range from 7.9 mg/g to 10.3 mg/g in eight flaxseed varieties cultivated in Canada.
Flaxseed is rich in the essential fatty acid Omega-3, named alpha-linolenic acid (ALA)
(HUSSAIN, 2006).
The alpha-linolenic fatty acid (Omega-3) is present in flaxseed approximately in 60%, which
makes of this oilseed the major vegetal source of this essential fatty acid and its predominance is
important in the prevention of heart diseases (MARTONI, 2004).
The fatty acid Omega-3 have several biological effects that make them useful in prevention and
treatment of chronical diseases such as diabetes type II, liver diseases, rheumatoid arthritis, high blood
pressure, coronary diseases, embolism and certain types of cancer (CONNOR, 2000).
Studies have shown that ingestion of 10 g of flaxseed per day causes hormone changes
contributing to the decrease of cancer and diabetes risk, levels of total cholesterol and LDL, and favoring
the decrease of antiplatelet aggregation (MACIEL, 2006).
The alpha-linolenic acid (ALA) may resist to cooking temperatures. One study performed with
ground flaxseed addition to a bread flour mixture, the content ALA has kept practically the same after the
cooking. It should be highlighted that, in one of the cases, the cooking time last for two hours with a
temperature of 178ºC. ALA also remain stable during processing and cooking of spaguetti based on
ground flaxseed (MANTHEY, 2002).
According to Novello and Pollonio (2011) flaxseed contains two substances that might interfere
in the absorption of some nutrients, although in amounts that seem to be of little importance in human
diet. The linatine inhibits the use of pyridoxine (B6 vitamin). Phytic acid forms insoluble complex with
calcium, copper, iron, magnesium and zinc in intestine, reducing its absorption. There are no evidences
that that may occur in any significant way in human beings.
3 MATERIALS AND METHODS
The breads were made in an experimental baking plant of the "Mario Dedini" SENAI school
located at the city of Piracicaba, state of Sao Paulo, Brazil. The chemical, physical and sensorial analyses
were conducted at the Bromatology Laboratory and at the Biochemistry and Experimental Analysis
Laboratory from the Department of Agroindustry, Food and Nutrition of the Luiz de Queiroz Agriculture
School (USP).
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3.1 Preparation of breads
The ingredients used in the preparation of the pan bread are shown in Figure 1.
Ingredient
%
Wheat flour
Salt
Sugar
Enhancer
Butter
Biological Leaven
Milk Powder
Water
Weight g
100
2
6
1
4
4
3
±60
3000
60
180
30
120
120
90
1800
Fig. 1: Ingredients used in the formulation of
control pan bread
The ingredients were separated and weighed in digital scale Filizola, model Pluris. Then, the dry
ingredients were homogenized during two minutes into the spiral mixer Superfecta brand, model AE 15E.
Soon after, the rest of the ingredients and 80% of the water were added. The remaining 20% of the water
were used to determine the dough texture. Total dough homogenization was performed during four
minutes. All these steps have been taken with the mixer in the 1st speed. With equipment in the 2nd speed,
the dough was homogenized to the development of the gluten network until reaching the "elasticity
point". Shortly after, the dough was removed from the mixer, divided into four equal parts and added of
flaxseeds at concentrations 0%, 3%, 6% and 9% and each part, individually, was again homogenized in the
mixer. Then, the doughs were brought to the table and covered with plastic for 15 minutes for
fermentation. The doughs were placed in bread molds (10.5 cm of width x 10 cm of height x 20 cm of
length) and taken to climatic baking chamber (85% of relative humidity and temperature from 36° to 39°
C) for final fermentation for 60 minutes. Finally, the molds were brought to oven label Supremax, model
Multi-213 at 180 º C for 30 minutes for baking.
3.2 Fatty acids determination
For the fatty acids determination, lipids were extracted from breads through method which
consists of extracting oil in cold. Then, the esterefication of fatty acids in oil was conducted according to
methodology proposed by Hartman and Lago (1973). After esterefication, the samples were sealed with
parafilm and stored in freezer at - 20°C up to the time of reading, which was held in the gas
chromatograph label Shimadzu model GC-14 B, equipped with a flame ionization detector, split-type
injector, merged silica capillary column (50 m of length x 0.22 mm of internal diameter, ShimadzuHicap, Australia). The chromatographic conditions were: column temperature of 180°C (isothermal);
carrier gas, hydrogen at a flow rate of 1.05 mL / minute; detector and injector temperature of 250°C.
3.3 Centesimal Composition
The moisture content, crude protein, ether extract and ash analyses were carried out in
accordance with procedures specified by AOAC (1995). The dietary fiber content was determined in
accordance with methodology proposed by Asp, Johansson and Hallmer (1983). Carbohydrates were
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obtained through difference. The caloric value per 100 grams of each product was calculated through
equation (1):
Caloric value = (grams of protein x 4) + (g of lipids × 9) + (g of carbohydrate x 4) (1)
3.4 Minerals determination
Mineral elements were determined in accordance with methodology proposed by Sarruge and
Haag (1974). The reading of the samples absorbance was done in atomic absorption spectrometer, at
wavelength of 248.3 nanometers.
3.5 Phytic acid determination
The total phytic acid content in samples was determined through method described by Grynspan
and Cheryan (1989). The absorbance reading was held in spectrophotometer Beckman model DU 640 at
wavelength of 500 nanometers. The phytic acid content was derived from the construction of the standard
curve, with results were expressed in mg of phytic acid/g of sample.
3.6 Tannins determination
Tannins were analyzed according to methodology described by Price, Hagerman and Butler
(1980). The reading was held on spectrophotometer Beckman model DU 640 at wavelength of 500
nanometers. The tannins concentration was obtained from a standard catechin curve, and the results were
expressed in mg/g.
3.7 Total phenolic compounds determination
The determination of the total phenolic compounds concentration was carried out according to
methodology described by Swain and Hillis (1959), through extraction with methanol, addition of the
Folin-Denis reagent, saturation with sodium carbonate and subsequent absorbance reading at wavelength
of 660 nanometers.
3.8 In vitro protein digestibility
To determine the protein digestibility, the method described by Akeson and Stahmann (1964) was
used. The calculation of the in vitro digestibility percentage was conducted through equation (2).
In vitro digestibility = [A-(B-C / A)] x 100
(2)
where:
A = Amount of protein measured through Kjeldahl (%)
B = Average obtained from the digestibility (%)
C = White (%)
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3.9 Statistical analysis
The statistical design was fully random. The Statistical Analysis System software was used.
Analysis of variance was performed through the F test and the comparison of averages of different bread
formulations was analyzed through the Tukey test (p≤0.05). (SAS, 1998).
4 RESULTS AND DISCUSSION
4.1 Fatty acids profile
of
The average percentages of the fatty acids profiles areas of pan breads added of 3%, 6% and 9%
flaxseeds
and
bread
without
the
addition
of
flaxseeds
(see
Table
1).
Table 1: Average percentages of fatty acids found in fresh base bread with different flaxseed concentrations
Flaxseed
Concentration
(%)
0
3
6
9
Lauric
Acid
(12:0)
1,12±0,291a2
0,54±0,08c
0,73±0,38b
0,48±0,17c
Myristic
Acid
(14:0)
2,69±0,67a
1,70±0,26c
2,07±0,79b
1,62±0,64d
Palmitic
Acid
(16:0)
22,18±3,42a
18,44±1,54c
19,24±2,89b
16,35±2,42d
Palmitoleic
Acid
(16:1)
0,85±0,04ª
0,65±0,11d
0,71±0,03c
0,79±0,13b
Flaxseed
Concentration
(%)
0
Stearic
Acid
(18:0)
6,22±0,53ª
Oleic
Acid
(18:1)
22,07±2,34ª
Linoleic
Acid
(18:2)
22,54±1,46ª
6,17±0,29b 18,16±1,78
21,96±0,38b
Linolenic
Acid
(18:3)
1,84
±0,32d
7,86 ±0,49c
3
20,27±0,72c
13,61±1,42
d
6
5,63±0,56d 21,37±1,24
b
9
1
2
5,66±0,21c
20,03±2,34c
b
20,06±0,26d 16,57±1,51a
Average + standard deviation
Different letters in vertical indicate significant differences between treatments at significance level of 5%
According to data presented in Table 1, all treatments were different from each other in relation
to the fatty acids profile. The control sample showed higher levels for all fatty acids assessed, except for
linolenic acid. In relation to the linoleic acid (Omega 6), the control sample showed the greatest amount of
linoleic acid but also showed the smallest amount of linolenic acid (Omega 3). The association between
linoleic acid (Omega 6) and linolenic acid (Omega 3) was approximately 12:1 for the sample control; 3:1
for sample containing 3% of flaxseed; 1.5:1 for sample with 6 % of flaxseed and 1.2:1 for sample with 9%
of flaxseed. In relation to the linolenic acid, its concentration increased significantly with the addition of
flaxseeds in bread.
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The World Health Organization (WHO) recommends ratios of 5:1 - 10:1 between linoleic acid
(Omega 6) and linolenic acid (Omega 3) respectively in the diet (WHO, 1995), and the optimum balance is
5:1 between Omega 6 and Omega 3, respectively. It was observed that the increase on the flaxseed
concentration in bread provided better balance in the Omega 6: Omega 3 ratio, and in the sample with the
addition of 9% of flaxseed, this ratio was close to 1:1.
Among the fatty acids assessed, palmitic, oleic and linoleic acids presented the greatest results in
the four bread samples, around 19.05%, 24.03% and 21.20% respectively. This composition contributes
for the fragile stability of products and for the formation of undesirable compounds.
Gomez (2003) studied the stability of products added of flaxseeds for a period of 46 days using
sample with zero days of storage as control. The sample that showed higher reduction of linoleic acid
followed by an increase in the contents of palmitic, stearic and oleic acids was raw flaxseed meal stored at
room temperature. On the other hand, cooked sample stored at a refrigeration temperature showed the
smallest decrease in the content of that fatty acid.
According to the Brazilian Table of Food Composition (UNICAMP, 2006), the composition of
fatty acids in 100 grams of traditional pan bread is: Tr for myristic acid, 0.39 g for palmitic acid, 0.01 g for
palmitoleic acid; 0.08 g for stearic acid; 0.56 g for oleic acid; 0.69 g for linoleic acid and 0.04 g for linolenic
acid. The composition of fatty acids established for pan bread with different flaxseed concentrations is
according the literature.
4.2 Centesimal composition
The centesimal composition results found for pan breads with and without the addition of
flaxseeds (see Table 2).
Table 2: Average centesimal composition of fresh base breads with different flaxseed concentrations
Flaxseed
concentratio
n
(%)
0
Total
moisture
(%)
Ashes
(%)
Protein
(%)
Lipids
(%)
Insoluble
fiber
(%)
Soluble
fiber
(%)
18.64±0.051a
2.29±0.04c
9.65±0.21bc
3.34±0.20
0.49±0.08
0.40±0.14
c
d
d
2.71±0.45
1.15±0.07
0.66±0.11
c
c
a
2
3
18.18±0.28a
2.34±0.04c
9.42±0.42c
b
6
9
1
2
15.93±0.22b
14.61±0.14c
2.41±0.01a
10.28±0.30a
4.36±0.23
1.32±0.26
0.62±0.23
b
b
b
b
b
2.45±0.01a
10.60±0.17a
5.44±0.38
2.30±0.03
0.54±0.08
a
a
c
Carboh
y
drates
(%)
65.17b
65.52a
65.08c
64.05d
Average + standard deviation
Different letters in vertical indicate significant differences between treatments at significance level of 5%
Data in Table 2 show that the control sample and that containing 3% of flaxseed had the highest
total moisture values. For ash, protein, lipids and insoluble fibers, the highest values were found for
sample containing 9% of flaxseed. For soluble fiber and carbohydrates, the highest values were found for
sample containing 3% of flaxseed.
The Brazilian Table of Food Composition (UNICAMP, 2006) establishes the following values for
each 100 grams of traditional pan bread: 40.7% of moisture; 253 kcal, 12 grams of protein, 2.7 grams of
lipids, 44.1 grams of carbohydrates, 2.5 grams of dietary fiber and 0.5 grams of ashes. These results are
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close to those found in the control sample, except for moisture and carbohydrates. It must take into
consideration that the ingredients and the preparation process of breads are different, thus influencing
directly the results.
In relation to labelling, the Ordinance No 27 of January 13th 1998 - Technical Regulation
concerning the Supplementary Nutritional Information (BRAZIL, 1998) in respect to the content of
dietary fiber, recommends that the product ready for consumption could be considered "SOURCE OF
DIETARY FIBER" if it contains at least 3 grams of fibers/100g of product and could be considered
"HIGH LEVELS OF DIETARY FIBER" if it contains at least 6 of fibers/100g. Pan bread added of 9%
of flaxseed contains 2.84 grams of fiber/100g of product ready for consumption. Despite being very close
to recommendations, it cannot be considered "SOURCE OF DIETARY FIBER". In a dry basis, bread
with 9% of flaxseed presented 3.19 grams of fiber/100 g.
4.3 Caloric Value
The average caloric value of each product was determined per 100g of product and also per
serving (see Table 3).
Table 3: Average caloric value per 100 grams of product in fresh basis, with different flaxseed
concentrations
Flaxseed
concentration
(%)
0
3
6
9
Caloric value per 100g of
product
Caloric value per serving/usual
size
329.431c
324.15d
340.68b
347.65a
82.35c /1 slice of 25 grams
81.03d /1 slice of 25 grams
85.17b /1 slice of 25 grams
86.91a/1 slice of 25 grams
1Different
letters in vertical indicate significant differences between treatments at
significance level of 5%
According to results presented in Table 3, it could be observed that sample containing 9% of
flaxseed presented the highest caloric value per 100g of product per serving. The increase in caloric value
of breads is proportional to the addition of flaxseeds, which is rich in the lipid fraction. These results for
the caloric value per serving of product are close to the caloric value of breads available in market.
According to the nutritional information displayed on the label of products, the traditional pan bread label
Nutrella presents 71.42 Kcal per serving of 25 grams, while bread enriched with grains label Wickbold
presents 66.5 kcal per slice of 25 grams (from grains added to the product, 3% are flaxseeds); bread
Omega Vitta from Nutrella presents 72.5 kcal per slice of 25 g and contains in its formulation 1% of
flaxseed flour and 1% of flaxseeds and marine oil.
4.4 Minerals
The average content of mineral assessed in the 4 bread samples is presented in Table 4.
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Table 4: Average content of minerals (mg / g) assessed in samples of fresh base breads with different
flaxseed concentrations
Phosphorus
Potassium
Calcium
Magnesium
Sulphur
Sodium
Iron
Manganese
Zinc
1
0%
1.44
2.49
1.00
0.34
0.88
8.60
0.04
0.01
0.01
0.021b2
0.25a
0.06a
0.00c
0.00ab
0.38a
0.00ª
0.00a
0.00a
3%
1.53
2.70
0.88
0.43
0.87
8.26
0.09
0.01
0.01
0.04b
0.33a
0.02a
0.00bc
0.03b
0.12ª
0.03ª
0.00a
0.00a
6%
1.76
2.85
1.05
0.47
0.96
8.25
0.11
0.01
0.01
0.04a
0.34a
0.13a
0.05b
0.04a
0.13a
0.12ª
0.00a
0.00a
9%
1.82
3.17
0.98
0.57
0.93
8.89
0.05
0.01
0.01
0.04a
0.26a
0.09a
0.05a
0.02ab
0.74a
0.01ª
0.00a
0.00a
Average + standard deviation
letters in horizontal indicate significant differences between treatments at
2 Different
significance
level of 5%.
The results presented in Table 4 show that samples containing 6% and 9% of flaxseed showed the
highest phosphorus levels. In relation to magnesium, sample with 9% of flaxseed showed the highest level
of this mineral. Sample containing 6% of flaxseed showed the highest sulphur level. Potassium, calcium,
sodium, iron, manganese and zinc showed no statistical difference between the four samples. According
to the Brazilian Table of Food Composition (UNICAMP, 2006) the composition of minerals in 100 grams
of pan bread is: 156 mg calcium, 24 mg of magnesium, 0.51 mg of manganese, 105 mg of phosphorus, 5.7
mg of iron, 22 mg sodium, 65 mg of potassium, 0.06 mg of copper and, 1.3 mg of zinc. These data are
similar to those found in this study (Table 2), except for sodium, potassium and manganese, which
showed levels much higher than those presented in the Brazilian Table of Food Composition.
4.5 Anti-nutritional agents
Phytates, tannins and total phenolic compounds levels found in breads with flaxseeds and in
bread without flaxseeds (see Table 5).
Table 5: Average content of phytates, tannins and total phenolic compounds determined in fresh base
bread with different flaxseed concentrations
Flaxseed
concentration
(%)
0
3
6
9
Phytates
mg/g
Tannins
mg/g
Total phenolic
compounds mg/g
1.85±0.041d2
2.50±0.11c
2.91±0.08b
3.78±0.24a
0.957±0.00c
0.954±0.00d
0.984±0.00b
1.01±0.00a
18.86±0.07d
22.53±0.2c
24.55±0.33b
27.20±0.16a
Average + standard deviation
letters in vertical indicate significant differences between treatments
at significance level of 5%
1
2 Different
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Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
According to results presented in Table 5, the highest phytate level was found in sample
containing 9% of flaxseed and the lowest level in the sample control. It seems that the level of phytate
present in samples increased according to the addition of flaxseeds.
The phytic acid is present in many seeds as the main phosphate source, cereals and oily plants
contain from 1 to 3% of phytic acid. Recently, Paik et al. (2004) created a food database containing
phytates, and the group of cereals presented from 1.91 to 9.73 mg/g. The phytate content found in this
study is within the range found by Paik et al. (2004). Therefore, it is observed that many foods of vegetal
origin contain high phytate levels and in consequence may decrease the bioavailability of essential
minerals. An alternative to reduce the phytic acid content would be the heat treatment or to
add hexogen phytases or activated endogen phytases. The hydration of cereal grains, usually used before
processing, can enable native phytases that degrade phytate into smaller size products. Phytate is also
described in literature as an antioxidant with beneficial role in the lipid oxidation inhibition, in chronic
processes such as heart disease and cancer and other purposes in the fields of pharmacy, biomedicine,
chemistry and dentistry.
In relation to tannins, samples with 6% and 9% of flaxseeds were those that showed the highest
contents of this element. Among the three compounds searched, tannins presented the lowest levels.
Tannins form complex with proteins, making them insoluble and inactivating enzymes. Moreover,
they bind to other macromolecules such as starch, causing a reduction in the nutritional value of foods.
Other harmful effects to diet are attributed to tannins such as undesirable color to food, damage to the
intestinal mucosa and interference in the absorption of iron, glucose and vitamin B 12 (GUZMÁNMALDONADO; ACOSTA-GALEGO; PAREDES-LÓPEZ, 2000). However, other studies (GEHM et
al., 1997) indicate that polyphenols (mainly flavonoids) from dark purple-red grapes have the ability to
prevent the risk of cardiovascular diseases. Moreover, tannins seem to be important in some sectors of the
food industry, as in the beer production, which contributes for the product stabilization through the
reduction of its protein concentration. For the total phenolic compounds, sample with 9% and flaxseed
showed the highest level and control sample showed the lowest level. It was observed that the total
phenolic compounds level present in samples increased according to the addition of flaxseeds. Among the
three compounds studied, the phenolic have shown the highest levels.
Velioglus et al. (1998) determined the total phenolic compounds in flaxseeds and found 5.09 mg /
g of this substance. The values found in this study are in disagreement with literature, being higher than
those.
Phenolic compounds are commonly found in edible and non-edible plants and have multiple
biological effects, including antioxidant activity. In oilseeds, phenolic compounds occur as hydroxylated
derivatives of benzoic and cinnamic acids, coumarins, flavonoids and lignans (OOMAH; KENASCHUK;
MAZZA, 1995).
Flaxseed is being studied for its beneficial effects on health and it is considered a nutraceutical
agent for being a natural source of phytochemicals. The demonstration of the clinical activity associated
with the consumption of flaxseed has attracted interest in the study of this seed. Phenolic compounds,
including flavonoids, tannic acid and ellagic acid are found in plants and have high antioxidant activity in
several biological systems. Moreover, phenolic compounds of plants may withhold or delay the lipid
oxidation onset, influencing not only the decomposition of hydroperoxides in food, but also in animal
tissues (WETTASINGHE; SHAHIDI, 1999).
39
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
4.6 In vitro protein digestibility
The determination of the in vitro protein digestibility is one of the factors to be taken into
consideration in the quality of protein. The results of the in vitro protein digestibility of bread samples with
3%, 6% and 9% of flaxseed and without addition of flaxseed (see Table 6).
Table 6: Average in vitro protein digestibility of fresh base breads with different flaxseed concentrations
Flaxseed concentration (%)
Protein digestibility (%)
73.46±0.591c2
77.65±0.23b
77.28±0.31b
80.08±0.82a
0
3
6
9
1 Average + standard deviation
2 Different letters in vertical indicate significant differences between treatments
at significance level of 5%
It could be noted that the sample containing 9% of flaxseed presented better protein digestibility
and the control sample presented the smallest digestibility percentage, samples containing 3% and 6% of
flaxseed did not differ among themselves.
Berno et al. (2007) evaluated the protein digestibility of breads enriched with different whey
protein concentrations (0, 5, 10 and 15%) and found the lowest digestibility for the standard sample and
the samples characterized by the addition of whey protein in their formulation presented digestibility rates
of more than 93%. This behavior was also observed (Table 6), namely, the standard sample presented
lower digestibility rate and samples added of seed had increased digestibility percentage, although not
exceeding 80% found in sample with 9% of flaxseed.
Carvalho et al. (2002) found that the heat treatment promoted an improvement on the protein
digestibility due to the opening of the protein structure through its denaturation. However, heat treatment
should be applied with discretion, because excessive heat treatment can cause decrease in the protein
digestibility due to the formation of cross-links.
5. CONCLUSIONS
The concentration of linolenic acid (Omega 3) increased significantly in breads added of flaxseeds.
The bread with 9% of flaxseed presented Omega 6: Omega 3 ratio around 1:1.
Among the fatty acids assessed, palmitic, oleic and linoleic acids were the main representative in
the four bread samples that most contributed for the fragile stability of products and the formation of
unwanted compounds; however, the presence of natural antioxidants in flaxseeds controlled the lipid
oxidation.
None of the samples could be considered as "source of dietary fiber", since they did not contain
3g/100g of food ready for consumption.
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
Samples containing 6% and 9% of flaxseed showed the highest phosphorus levels and sample
with 9% of flaxseed showed the highest magnesium level. Minerals potassium, calcium, sulphur, sodium,
iron, manganese and zinc showed no statistical difference between the four bread formulations.
The phytate contents found in samples increased according to the addition of flaxseeds. Flaxseeds
presented lower phytate levels after the baking process, indicating that the heat processing was efficient.
Samples with 6% and 9% of flaxseeds showed the highest tannin levels. But among the three
compounds searched, tannins presented the lowest levels.
The total phenolic compounds content present in samples increased according to the addition of
flaxseeds. Among the three compounds searched, the phenolic compounds showed the highest levels.
The heat processing improved the in vitro protein digestibility percentage, and sample with 9% of
flaxseed presented the highest percentage.
ACKNOWLEDGMENTS
At School Senai "Mario Dedini" and Prof. José Roberto das Neves for the donation of ingredients and
Cláudia Martins for the translation.
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MOURA, Neila Camargo de; CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin; SILVA, Ariane Gomes
Chemical characterization of pan bread added of flaxseeds (Linum usitatissimum)
1 MOURA, Neila Camargo. Possui graduação em Nutrição pela Universidade
Metodista de Piracicaba (2005), Mestrado na área de Ciência e Tecnologia de
Alimentos pela ESALQ/USP (2009) e Doutorado na área de Energia Nuclear pelo
CENA/USP (2012). Possui Especialização MBA Executivo em Gestão de
Negócios em Alimentação (2015). Tem experiência na área de Nutrição, com
ênfase em Ciência e Tecnologia dos Alimentos, atuando principalmente nos
seguintes temas: linhaça, antioxidantes, desenvolvimento de produtos,
propriedades sensoriais, irradiação, pães. Bolsa Fapesp no Mestrado e Doutorado.
Atualmente é docente da FATEC Piracicaba, no curso de Agroindústria, bem
como docente da ETEC Piracicaba Cel. Fernando Febeliano da Costa e do Centro
Universitário SENAC, no curso de Gastronomia.
2 CANNIATTI-BRAZACA, Solange Guidolin - Possui graduação em Nutrição
FSP/Universidade de São Paulo (1985), mestrado em Ciência e Tecnologia de
Alimentos ESALQ/Universidade de São Paulo (1989) e doutorado em Ciência dos
Alimentos FCF/Universidade de São Paulo (1994). Livre docência em 2007.
Atualmente é professor associado 2 do Departamento de Agroindústria, Alimentos
e Nutrição/ESALQ/ Universidade de São Paulo. Tem experiência na área de
Nutrição Humana e alimentos, com ênfase em Alimentos, alterações e
aproveitamento de seus componentes, atuando principalmente nos seguintes
temas: interações nutricionais, irradiação, ferro, antinutricionais e proteínas."
3 SILVA, Ariane Gomes da. Possui graduação em Ciências dos Alimentos pela
Universidade de São Paulo (2010). Experiência e laboratório de Bromatologia e
Análise Sensorial de Alimentos como bolsista de iniciação científica pelo
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição da ESALQ/USP, atuando
em um primeiro projeto com adição de linhaça em pães e determinações de suas
propriedades antioxidantes e posteriormente na quantificação e determinação da
atividade antioxidante de polifenóis em feijão. Atualmente trabalha como Analista
de Operações P, departamento de Logística/Gestão de Fretes, na multinacional
Coca Cola FEMSA, onde já atuou também no departamento de Cadastro de
Informações.
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Aproveitamento dos resíduos sólidos de
madeira da construção civil, para geração de
energia alternativa
MELLO, Fabia Santos
VIEIRA, Glaucia Gama
RESUMO
A madeira é um elemento fundamental para a indústria da construção civil, utilizada de diversas
formas e etapas de uma obra. O estudo traz informações sobre a importância e as formas de
aproveitamento dos resíduos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa, através
do potencial energético, contribuindo para as necessidades de energia da sociedade moderna, evitando
assim, futuros desmatamentos, inserindo-se novamente no ciclo produtivo com a sua biomassa.
Palavras-chave: Biomassa, Resíduos Sólidos, Madeira da Construção Civil.
ABSTRACT
Wood is a key element in the construction industry, used in various forms and stages of a work.
The study provides information on importance and the ways of the use of waste wood construction, for
alternative energy generation through potential energy, contributing to the energy needs of modern society
thus avoiding future deforestation inserting again the production cycle.
Keywords: Biomass, Solid Waste, Wood Construction
RESUMEN
La madera es un elemento clave en la industria de la construcción, que se utiliza en diversas formas y
etapas de un proyecto. El estudio proporciona información sobre la importancia y las formas de
utilización de la construcción en madera de residuos para la generación de energías alternativas a través de
potencial energético, contribuyendo a las necesidades energéticas de la sociedad moderna, evitando así la
deforestación futura, insertándose de nuevo en el ciclo de producción con su biomasa.
Palabras clave: Biomasa, Residuos Sólidos, Construcción Madera
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
INTRODUÇÃO
Atualmente, o ser humano tem produzido grande quantidade e variabilidade de resíduos gerados
através do adensamento e urbanização das cidades, em especial, aquelas que crescem de forma acelerada,
podendo sofrer graves problemas ambientais, sociais e sanitários. A redução e o controle destes efeitos
exigem um manejo e disposição adequada na busca por um gerenciamento, tendo em vista os efeitos
globais de comprometimento com o ambiente, além da possibilidade do reaproveitamento dos resíduos,
como fonte de energia alternativa.
A indústria da construção civil é reconhecida como uma das mais importantes atividades para o
desenvolvimento econômico e social, apesar da grande geração de resíduos. Muitas vezes, por falta de
políticas e fiscalização, os entulhos são lançados de forma desordenada nas ruas, praças, córregos e
terrenos baldios, provocando riscos ao ser humano e ao ambiente, onde proliferam vetores, animais
peçonhentos e também o mosquito transmissor da dengue.
Diante da situação de disposição dos resíduos nas cidades, o poder público municipal atua
frequentemente com medidas paliativas, realizando serviços de coleta e disposição em algum terreno que
seja necessário o aterramento. Mas, tal prática não soluciona definitivamente o problema do grande
volume de resíduos gerados da construção civil, pelo contrário, incentiva a continuidade da disposição
irregular.
A madeira é um elemento fundamental na construção civil, utilizada de diversas formas nas
diversas etapas de uma obra, portanto, este estudo buscou informações sobre quais as formas e a
importância do aproveitamento dos resíduos de madeira da construção civil, para geração de energia
alternativa, evitando a disposição irregular como o assoreamento dos rios e queima a céu aberto, além do
seu potencial e benefícios na contribuição para a geração de energia para atender as demandas da
sociedade moderna, evitando assim, futuros desmatamentos.
1 METODOLOGIA
No presente estudo foram utilizados procedimento metodológicos de pesquisa exploratória,
fazendo um levantamento dos principais artigos técnicos relacionados ao tema, assim como normas
técnicas aplicadas, resoluções atuais brasileiras, monografias e sítios eletrônicos com informações
relevantes, além de visitas técnicas profissionais em obras para aquisição de registros fotográficos e maior
profundidade no tema proposto. Para maior conveniência na elaboração do artigo, algumas vezes os
Resíduos da Construção Civil são denominados por RCC, como é chamado pelos técnicos da área. Os
dados começaram a ser colhidos e formatados em 2015, durante o curso de mestrado em Agroenergia da
Universidade Federal do Tocantins.
2 REVISÃO DE LITERATURA
Frente às pressões ambientais com o aquecimento global e com o aumento do CO2 na
atmosfera, os combustíveis fósseis são a principal fonte primária global de fornecimento de energia. As
outras fontes somadas representam menos de 15%, composto por: energia nuclear, hidroelétrica e
renovável (biocombustíveis, energia eólica, energia geotérmica e energia solar).
A busca por fontes renováveis de energia é uma preocupação nos dias atuais, devido à escassez
dos combustíveis fósseis e das alterações climáticas causadas pelas emissões dos gases do efeito estufa.
Neste cenário, surgiram outras fontes de matérias primas como fonte de energia alternativa. No Brasil, a
biomassa constitui uma das alternativas energéticas recentemente avaliadas, considerando a extensão de
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
áreas agricultáveis no País, as características edafoclimáticas de seus ecossistemas, e sua diversidade
biológica.
Apesar de muito importante para a sociedade, a indústria da construção civil é uma grande
geradora de resíduos. No Brasil, segundo Hansen (2008, apud BELTRAME, 2013), a construção civil é
responsável pelo consumo de 66% de toda madeira extraída e gera 40% de todos os resíduos sólidos na
zona urbana. Composto por restos de tijolos, cimento, gesso, PVC, fiação elétrica, cerâmicas e madeiras,
etc.
Para uma análise nacional, segundo Fernandes (2012), é interessante à comparação entre o Brasil
e outros países, como mostra a tabela abaixo, que apresenta uma estimativa de geração de RCC em
diferentes países.
Tabela 1 – Estimativa de geração de RCC em alguns países
Fonte: Fernandes (2012).
Esta tabela apresenta informações com datas variadas, demonstrando que é necessário realizar
uma melhor apuração sobre os tipos de resíduos e seus quantitativos em cada país listado. O aumento da
renda socioeconômica brasileira dos últimos anos acarretou em desenvolvimento das cidades,
contribuindo para um enorme aumento de construções de unidades unifamiliares e multifamiliares. Outro
marco brasileiro que colabora para a elevação do número de construções é o programa do Governo
Federal em parceria com a Caixa Econômica Federal, conhecido como “Minha Casa Minha Vida” que
aquece o ramo da construção civil em todo território nacional.
Outra afirmativa relevante, é que os países em desenvolvimento se confrontam, ainda com a
imposição do modelo consumista, como paradigma de crescimento econômico e modernidade, e com a
deterioração do ambiente, causado por técnicas que tratam ou dispõem os resíduos de forma inadequada,
em função das menores restrições legais e de incapacidade de controle existentes, como políticas de
incentivo, normas aplicadas e fiscalização efetiva.
Devido à variedade dos resíduos sólidos resultantes do processo da indústria da construção civil,
estas se classificam pelas características ou propriedades identificadas. A classificação é relevante para a
escolha da estratégia de gerenciamento e reaproveitamento mais viável. A norma NBR 10004, da
Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004), que trata da classificação de resíduos sólidos quanto a
sua periculosidade, ou seja, características apresentadas pelo resíduo em função de suas propriedades
físicas, químicas ou infecto- contaminantes, podendo apresentar potencial de risco à saúde pública ou ao
meio ambiente. A madeira é classificada como um: Resíduos Classe II - Não Inertes, podem ter
propriedades como: biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
A tabela a seguir, relaciona uma série de normas publicadas pela a Associação Brasileira de
Normas Técnicas (2004), relativas aos resíduos sólidos e aos procedimentos para o gerenciamento dos
RCC.
Quadro 1 – Normas técnicas brasileiras relacionadas aos resíduos sólidos e aos ARCC
Fonte: Fernandes (2012)
A Resolução 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (BRASIL, 2002), considerada o
marco regulatório para a gestão dos RCC, estabelece uma classificação, critérios e procedimentos para a
correta gestão dos resíduos, disciplinando as ações necessárias, de forma a minimizar os impactos
ambientais e no caso do classe B, incluindo a madeira, ou seja, por esta resolução federal, após sua
utilização no canteiro de obras, ela deve estar separada e organizada de forma a facilitar o recolhimento no
canteiro de obras para posterior reciclagem.
Quadro 2: Classificação, Características e Destinação dos resíduos da Construção Civil
Fonte: Brasil (2002)
Existe um conjunto de leis e normas técnicas, fundamentais para a gestão de resíduos da
construção civil, contribuindo para minimizar os impactos ambientais. Mas as soluções para a destinação
dos resíduos, devem combinar compromisso ambiental, viabilidade econômica garantindo a
sustentabilidade, condições para sua implantação e fiscalização, assim como pesquisas e tecnologias
aplicadas ao aproveitamento dos resíduos como a madeira, biomassa nobre, que pode servir como fonte
de energia alternativa inserido-se novamente em algum ciclo produtivo.
Pensando no aproveitamento dos resíduos de madeira para a geração de energia alternativa, é
necessário que a segregação para o processo seja feita junto à fonte geradora, ou seja, próximo ao seu local
de origem, para um aproveitamento total dos rejeitos, evitando umedecer excessivamente, dificultando o
processo de utilização para queima. Vale lembrar que antes de ser resíduo o material era matéria prima, e a
necessidade de percorrer grandes distâncias seria um fator de desvantagem à sustentabilidade.
Os estudos feitos por Nagalli et al (2013, p. 2 ), ressaltam:
[...] apenas 7% das amostras não possuíam contaminantes, o que mostram a
necessidade de estudos sobre a criação de novos métodos de destino e a
necessidade de estimulá-los, principalmente após ficar evidente que a destinação
comum, a queima, não poderia ser utilizada em grande parte dos resíduos.
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Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
Sendo argamassa e pinos metálicos juntos, os responsáveis por mais da metade
das contaminações. Seria ideal a remoção desses contaminantes antes da
destinação final.
O uso da biomassa para geração de energia, segundo Calegari (2005), deve, necessariamente,
levar em conta as características particulares de cada tipo de madeira, no que se refere à combustão. A
biomassa adquirida pelas empresas para geração de energia, geralmente apresenta-se muito heterogênea,
devido aos diferentes tipos de madeira adquiridos.
O madeiramento utilizado na construção civil, de acordo com Zenid (2009), esta dividido em:
a) Construção pesada externa: madeira serrada, estacas, tábuas, pontes, torres de observação,
etc., tendo como referência de madeira o angico-preto, pinus, melancieiro, pequiarana e cedro
rosa;
b) Construção civil pesada interna: vigas, caibros, pranchas para cobertura, etc., tendo como
referência a madeira de peroba-rosa e algelim vermelho;
c) Construção civil leve interna: madeira serrada beneficiada em forros, lambris e guarnições,
tendo como referência de madeira o ip;
d) Construção civil leve: portas, venezianas e caixilhos, tendo como referência a madeira de
pinho-do-paraná, entre outras espécies.
Existe uma diversificação de madeiras em obras civis, podendo variar as espécies de acordo com
a região do Brasil, devido à disponibilidade da espécie, variando de peças com pouco ou nenhum
processamento, até peças com vários graus de beneficiamento, podendo sua utilização na construção civil
ser temporária ou permanente.
A pesquisa de Nagalli et al (2013, p. 2), demonstra que:
Os resíduos de madeira representam cerca de 31% de todo o volume de resíduo
de construção gerado numa obra de um edifício residencial. Se considerada
somente a fase de execução estrutural, podem chegar a representar 42% dos
resíduos gerados durante o processo em questão.
Pode-se comparar os usos na tabela abaixo, com o consumo da madeira amazônica serrada pela
construção civil, no estado de São Paulo, em 2001.
Tabela 2 - Consumo da madeira serrada amazônica pela construção civil, no estado de São Paulo, em 2001.
Fonte: Zenid (2009, p. 20).
Observa-se que o uso em estruturas de cobertura, representa metade da madeira consumida no
estado de São Paulo. Neste uso, são empregadas peças serradas como caibros, vigas, pranchas e tábuas
comercializados em lojas especializadas.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
Figura 1 - Disposição irregular em terrenos baldios
Fonte: Fotos da coleção particular da autora
Figura 2 - Utilização no canteiro de obras
Fonte: Fotos da coleção particular da autora
Segundo dados do SEBRAE (2015), dentre os estados brasileiros, São Paulo destaca-se como o
maior consumidor, com mais de 2,5 milhões de m³ (volume equivalente em toras) anuais. O Estado é
responsável pelo consumo de 15% do total produzido na região amazônica. Diferentemente dos outros
países produtores, cuja grande maioria tem no mercado externo a sua grande clientela, no Brasil, 70% a
80% da produção de madeira amazônica é consumida internamente.
A biomassa, segundo Demirbas, Balat, e Balat (2009), é uma fonte de energia renovável e sua
importância vai aumentar à medida que a política energética nacional e estratégias, concentrarem-se em
fontes renováveis e conservação. A utilização da energia da biomassa (Bioenergia), ganhou maior
importância nos últimos anos, devido ao esgotamento progressivo dos combustíveis fósseis
convencionais. A bioenergia pode ser uma alternativa importante em um futuro mais sustentável em
suprimento de energia.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
Ainda segundo Demirbras, Balat, e Balat (2009), atualmente, mais de 70% do consumo da
biomassa dos EUA, cerca de 142 milhões de toneladas/ano, vem de florestas exploráveis, que cobrem
cerca de 92 milhões de hectares. A produção de biomassa florestal depende, de país para país, do seu
potencial e rendimento médio, entretanto, as pesquisas indicam que temperaturas acima de 5º C, são
adequadas para garantir uma boa condição de crescimento e fotossíntese em sua produção. A combustão
direta é a velha maneira de usar a biomassa, mas estão sendo desenvolvidas tecnologias termoquímicas ou
de conversão, como a pirólise, gaseificação, liquefação, extração com fluído supercrítico, para maximizar
os rendimentos.
O crescente interesse em bioenergia segundo Demirbas, Balat, e Balat (2009), é impulsionado
pelos seguintes fatores:
a) Contribui para a redução da pobreza em países em desenvolvimento;
b) Atende as necessidades de energia em momentos de baixa e alta demanda, sem dispositivos
de conversão caros;
c) Pode fornecer energia em todas as formas de que necessita-se (combustíveis líquidos,
gasosos, calor e eletricidade);
d) O dióxido de carbono (CO2) - neutral pode até mesmo agir como sumidouros de carbono;
e) Ajuda a restaurar terras improdutivas e degradadas, aumenta a biodiversidade, fertilidade do
solo e retenção de água.
Como fonte renovável de energia, a biomassa proveniente da madeira é considerada de grande
potencial e o conteúdo energético, nesta biomassa está associado à quantidade de celulose, lignina
presentes e a baixa umidade. Neste caso, de acordo com Brand (2010), o poder calorífico é um excelente
parâmetro de avaliação da potencialidade energética dos combustíveis de biomassa. Assim, o uso da
biomassa como fonte de energia limpa, vem ganhando importância, ao passo que as estratégias da política
nacional de energia, segundo Demirbas, Balat, e Balat (2009), concentram-se em fontes renováveis e de
conservação.
No Brasil, a utilização da biomassa proveniente da madeira pode ser cada vez mais interessante já
que existe uma grande demanda de madeira, para utilização nos processos de secagem e armazenamento
dos produtos de agropecuária, como o caso dos grãos, da avicultura e também nos processos de
caldeiraria caso fosse reutilizada de forma natural e com vantagens, pois a queima de biomassa da madeira
provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente
absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo.
No caso de utilizar-se os resíduos provenientes da construção civil, muitas peças podem
apresentar desmoldantes, vernizes ou tintas podendo apresentar substâncias tóxicas à inalação direta,
sendo necessário filtros para o controle do ar nas saídas das chaminés evitando riscos ao meio ambiente e
ao trabalhador.
Na construção civil, de acordo com Nagalli et al (2013, p. 2), muitos resíduos da madeira gerados,
estão contaminados por outros materiais como tintas, graxas, pregos, parafusos e plásticos. Dessa forma, a
complexidade em qualificar os contaminantes presentes no material dificulta o processo de
beneficiamento, reutilização ou reciclagem. Para amenizar o problema que esses resíduos representam ao
meio ambiente, é necessário propor maneiras eficientes de gerenciamento e reaproveitamento.
A madeira é um material orgânico, cem por cento reciclável seja por tecnologias ou
aproveitamento para a composição de outros produtos, pois, depois de triturada pode ter outras formas e
diferentes resistências, voltando a ser produtos comercializáveis como: tapumes, caixas de madeira ou
como resíduo estruturante, na biodegradabilidade do logo de esgoto provenientes de ETE´s, na utilização
para compostagem como fertilizante orgânico utilizado em suinocultura e avicultura, ou mesmo ser
utilizada na indústria da celulose que é outro grande seguimento que consome muita madeira, no
aproveitamento depende do segmento industrial que encontra-se perto da fonte geradora do resíduo.
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Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
A biomassa é um combustível rico em voláteis, que constituem cerca de ¾ do seu peso, e isso,
na análise de Nogueira e Andrade (2009), faz com que o processo de combustão transcorra em seis etapas
consecutivas bem definidas, de secagem, emissão de voláteis, ignição dos voláteis, queima dos voláteis em
chama, extinção da chama dos voláteis e combustão do resíduo de carbono.
Figura 3 - Secador de grãos e figura
Fonte: Fotos da coleção particular da autora
Figura 4 - Forno para queima direta da madeira
Fonte: Fotos da coleção particular da autora
Para a utilização desta biomassa, de acordo com Moura et al (2012), e necessário considerar as
características físicas e químicas do material que podem influenciar no rendimento e manutenção dos
equipamentos que realizam o processo de combustão. A análise e acompanhamento de variáveis como
teor de umidade (TU), teor de cinzas (TC) e poder calorífico. De acordo com Brand (2007), elevam a
eficiência do material, tornando-o competitivo frente a outras fontes de energia.
Do ponto de vista de Avelin et al (2014), os componentes químicos da madeira podem variar
consideravelmente em diferentes espécies e isso vai afetar grandemente a utilização do recurso. A
determinação das propriedades químicas, tais como teor de lignina e valor de aquecimento são
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
importantes e geralmente, estas características são determinadas utilizando métodos químicos de
laboratório, mas estes são normalmente demoradas, dispendiosas, e não são ideais para lidar com grandes
quantidades de amostras de madeira.
Ainda segundo Avelin et al (2014), a espectroscopia de refletância de infravermelho (NIR) é uma
potente, pouco dispendiosa e rápida ferramenta que pode ser utilizada para a determinação dos compostos
químicos na madeira. NIR é não-destrutivo e pode, portanto, ter uma grande influência econômica em
uma usina de biocombustível, uma vez que eles podem ser usados para monitoramento e calibração em
tempo real das propriedades de biomassa utilizadas no processo.
Segundo as pesquisas de Silva (2014), todas as espécies possuem potencial como fonte
bioenergética e podem ser utilizados como fonte de energia renovável, variando características físicoquímicas a serem avaliadas em ensaios laboratoriais, destrutivos e não destrutivos. O melhor rendimento
energético da biomassa da madeira e sua indicação dos potenciais de utilização final deste material,
depende de sua constituição química, que deverá ser analisada como as propriedades: densidade básica,
teor de lignina e carbono fixo/poder calorífico de cada espécie variando os valores encontrados, em razão
dos altos teores de extrativos totais, lignina, carbono e elevada densidade básica e poder calorífico
volumétrico.
Por ser um material heterogêneo, apresentam valores diferentes para as propriedades citadas acima nas
diferentes espécies, porem a celulose é um componente uniforme da madeira, outras vantagens como
possuir baixo custo já que a proposta é o aproveitamento dos resíduos, e ser menos poluente que outras
formas de energia como a obtida a partir de combustíveis fósseis ou até mesmo obtida através de florestas
plantadas mostram que vale a pena pensar em utilizar esta biomassa.
CONCLUSÃO
Nesta pesquisa, foi possível perceber o potencial energético que os rejeitos de madeiras da
indústria da construção civil têm para fornecer às empresas que as consomem, de forma a gerar menor
impacto ambiental em ambas as atividades, seja na construção civil e no reaproveitamento dos resíduos.
Portanto, pode-se considerar um estudo para várias localidades, devido à existência de resíduos
de madeiras da construção civil, colaborando para a reflexão de antecipar-se à futuras problemáticas de
regiões que estejam em franco crescimento econômico e populacional e, consequentemente, de
fornecimento de infraestrutura para que sejam pensadas como saídas sustentáveis aos grandes volumes de
resíduos de madeira, como fonte de energia alternativa.
Em face às perspectivas de crescimento da geração de resíduos de madeira, aliado às
possibilidades de uso da biomassa para fins energéticos, cabe ao setor público, como agente regulador e
promotor de desenvolvimento, a adoção de políticas públicas e a criação de mecanismos que facilitem a
tarefa do setor privado, a utilizar ou viabilizar a utilização dos resíduos de madeira gerados e, quando isso
ocorrer, garantir que os benefícios sejam distribuídos à toda sociedade, contribuindo para melhorias
sociais, econômicas e ambientais.
Por outro lado, é essencial que o setor privado, atuando como agente de transformação, seja
competente no desempenho do seu papel, planejando, investindo, adotando procedimentos e tecnologias
que garantam a segregação e o aproveitamento dos resíduos de madeira, assim como a implementação de
programas de desenvolvimento de gestão ambiental nas indústrias da construção civil, tornando cada vez
mais alcançável o desperdício zero e resíduos dispostos de forma irregular desta biomassa.
Embora não existam políticas públicas que tratem especificamente do fomento para valorização
e utilização dos resíduos de madeira no Brasil, o assunto é abordado de forma bastante dispersa em
normas, sobretudo nas áreas de meio ambiente e energia. A ideia de utilização dos resíduos de madeira da
construção civil, ainda não está consolidada em nossa sociedade, mais possui vantagens e merecem mais
estudos sobre o aproveitamento da madeira, após o processo da construção civil, diminuindo assim, a
grande quantidade de resíduos descartados sem tratamento adequado ou mesmo seu total aproveitamento.
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Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
A importância do estudo está relacionada com a atualidade do tema para a indústria da
construção civil brasileira, que passa por profundas mudanças, tentando se adequar a um processo de
produção ambientalmente correto, socialmente justo e economicamente viável.
REFERÊNCIAS
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
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ZENID, José Geraldo. Madeira: uso sustentável na construção civil. 2. ed. São Paulo: Instituto de Pesquisa
Tecnológica, 2009.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 46-57, jan./jun. 2015.
Mello, Fabia Santos; Vieira, Glaucia Gama
Aproveitamento dos resíduos sólidos de madeira da construção civil, para geração de energia alternativa
1 Fabia Santos Mello, possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela
Fundação Universidade Regional de Blumenau - FURB (2002). Especialização em :
Gestão Ambiental e Formação para o Magistério Superior. Trabalha atualmente
como docente no curso de Eng. Civil do Ceulp/Ulbra Tocantins.
[email protected]
2 Glaucia Gama Vieira, possui graduação em Química Licenciatura e Bacharelado
pela Universidade Federal Fluminense (1997), MBA em gestão e tecnologia
ambiental pela Universidade Cândido Mendes (2001), mestrado e doutorado em
Química Orgânica, linha de pesquisa meio ambiente, e energia pela Universidade
Federal Fluminense (2000 e 2004) . Atualmente é professora associada e bolsista
produtividade da Fundação Universidade Federal do Tocantins. Tem experiência
na área de Química, com ênfase em meio ambiente e agroenergia, atuando
principalmente nos seguintes temas: energia da biomassa, tecnologias limpas para
aproveitamento de biomassa, conversão térmica e química para obtenção de bioóleo e biodiesel, alternativa energética, quantificação de biomassa viva acima do
solo associada a armazenamento de carbono e a mecanismos REDD+. Coordena
o Laboratório de ensaio e desenvolvimento em biocombustíveis e biomassa LEDBIO . [email protected]
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Cultivo de microalgas utilizando resíduos
agroindustriais para a produção de
biocombustíveis: perspectivas e desafios
ORTENZIO, Ygor Tadeu
AMARAL, Gustavo Garcia do
ALMEIDA, Sara dos Santos
OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Resumo
O setor energético exige uma grande demanda por recursos naturais, sendo de suma importância o uso de
fontes renováveis para geração de energia. Em vista disso, este artigo teve como objetivo apresentar uma
visão a respeito do cultivo de microalgas para a produção de biocombustíveis. O uso das microalgas como
fonte viável de biomassa tem causado grande expectativa neste setor, apresentando vantagens como a não
competição com alimentos e grande potencial no uso em biorremediação e biofertilização. Além disso,
tem a capacidade de produzir uma alta gama de combustíveis, como metano, biodiesel e etanol.
Palavras-chaves: Microalga; Biocombustível; Energia; Produção.
Abstract
The energy sector requires a great demand for natural resources, making the use of renewable sources for
power generation extremely important. In view of this, this article aimed to present a vision of the
microalgae cultivation for the production of biofuels. The use of microalgae as a viable source of biomass
has caused great expectation in this sector, with advantages such as no competition with food and great
potential using in bioremediation and biofertilization. Moreover, it has the ability to produce a high range
of fuels such as methane, biodiesel and ethanol.
Key-words: Microalgae; Biofuel; Energy; Production.
Resúmen
El sector de la energía requiere una gran demanda de recursos naturales, haciendo el uso de fuentes
renovables para la generación de energía extremadamente importante. En vista de esto, este artículo tuvo
como objetivo presentar una visión del cultivo de microalgas para la producción de biocombustibles. El
uso de microalgas como fuente viable de biomasa ha causado gran expectación en esto sector, con
ventajas como la no competencia con los alimentos y un gran potencial en el uso de la biorremediación y
biofertilización. Además, tiene la capacidad de producir una alta gama de combustibles tales como
metano, biodiesel y etanol.
Palabras-clave: Microalga; Biocombustibles; Energía; Producción.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 58-65, jan./jun. 2015.
ORTENZIO, Ygor Tadeu; AMARAL, Gustavo Garcia do; ALMEIDA, Sara dos Santos;
OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
1. INTRODUÇÃO
A preocupação com questões ambientais tem se tornado cada vez mais evidentes, isto porque os
processos produtivos da atualidade exploram demasiadamente os recursos naturais, provocando danos ao
meio ambiente e a escassez desses recursos (BARCELLOS et al., 2009, p. 33; ARAUJO et al., 2012, p. 1).
O setor energético é um dos que mais demandam recursos naturais, segundo projeções U. S.
Energy Information Administration (EIA), publicadas no relatório International Energy Outlook 2010, o
consumo mundial total de energia aumentará cerca de 49% entre 2007 e 2035. Diante desse cenário, é de
suma importância que se busque a diversificação da matriz energética mundial por meio do uso de fontes
renováveis de geração de energia ou através de processos que aliem o desenvolvimento econômico com a
proteção ambiental (SCHMITZ et al., 2012 p. 48).
Deste modo, os biocombustíveis surgem como uma opção que se ajusta a esse processo de
desenvolvimento sustentável, uma vez que são produzidos a partir de fontes de energia renováveis,
contribuindo para a diminuição dos impactos ao meio ambiente e proporcionando uma alternativa
promissora para diversificar o setor energético (ARAUJO et al., 2012, p. 1).
Entre as possibilidades para a produção de biocombustíveis, o uso das microalgas como fonte
viável de biomassa tem causado grande expectativa no setor de bioenergia (FRANCO et al., 2013, p. 437).
Estes micro-organismos fotossintetizantes são utilizados em aquicultura, para produção de suplemento
alimentar e também para a extração de compostos de alto valor comercial, além disso, também possuem
potencial para uso em biorremediação e biofertilização, bem como para a produção de vários tipos
diferentes de biocombustíveis (CHISTI, 2007, p. 294), incluindo o metano, biodiesel, bio-hidrogênio, bioóleo e o bioetanol, por meio de diversos processos (FRANCO et al., 2013, p. 437).
Apesar de apresentar vantagens, como a não competição com alimentos e a possibilidade de
serem cultivadas em vários locais, o cultivo de microalgas para biocombustíveis apresenta-se hoje como
uma tecnologia cara e pouco competitiva. Desse modo, é necessário que se aprimore os processos
envolvidos na produção de biomassa de microalgas de modo a consolidar o uso dessa tecnologia
(TAHER, 2013, p. 19).
O cultivo autotrófico é o mais usado no cultivo de microalgas, principalmente quando a produção
é em larga escala. Contudo, várias espécies podem ser cultivadas tanto em processos autotróficos,
heterotróficos e mixotróficos (VIERIRA et al., 2014, p. 3478). Em vista disso, uma forma de reduzir os
custos é a utilização de resíduos agroindustriais como fonte nutriente para o cultivo de microalgas. Entre
os resíduos com grande potencial para essa finalidade destacam-se a vinhaça e as águas residuárias.
2. MICROALGAS
As microalgas compõem um grupo muito heterogêneo de organismos.
São organismos
unicelulares autotróficos predominantemente aquáticos, que crescem tanta em ambientes de água doce ou
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 58-65, jan./jun. 2015.
ORTENZIO, Ygor Tadeu; AMARAL, Gustavo Garcia do; ALMEIDA, Sara dos Santos;
OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
salgada, podendo formar colônias, e apresentar pouca ou nenhuma diferenciação celular
(SCHMITZ et al., 2012 p. 49).
Para a manutenção de suas estruturas, as microalgas podem utilizar diferentes metabolismos
energéticos, como a fotossíntese, respiração e fixação/assimilação de nitrogênio, o que as destaca como
organismos únicos com um grande potencial de aplicação tecnológica.
As microalgas possuem ampla capacidade de desenvolvimento em ambientes com baixos níveis
de nutrientes, gerando uma biomassa muitas vezes rica em ácidos graxos, proteínas e carboidratos
(PEREIRA et al., 2013, p. 2013), cuja composição apresenta cerca de 50% de carbono, o que faz com que
o fornecimento deste nutriente aos cultivos seja um componente importante dos custos de produção
(VONSAHK, 1997, p. 13)
A composição bioquímica das microalgas, concentração total de proteínas, lipídeos e carboidratos,
podem variar com as espécies e com as condições de cultivo, como a intensidade da luz, temperatura,
nutrientes, agitação, pH e fase de crescimento (BROWN et al., 1997, p. 320; MIAO e WU, 2004, p. 87)
O grande destaque destes organismos microscópicos é a sua enorme capacidade de produzir
biomassa por unidade de área e tempo. Além disso, algumas espécies armazenam grandes quantidades de
óleo, o que faz com que elas possam ser economicamente exploradas em diversos campos (CAMPOS,
BARBARINO e LOURENÇO, 2010, p. 340). Em 1950 teve inicio a utilização das microalgas como fonte
de alimentos e de substâncias biologicamente ativas (AZEREDO, 2012, p. 10). Já em 1960 iniciou-se seu
uso em escala comercial com o gênero Chlorella e a partir de 1970 as microalgas passaram a ser destinadas
a aquicultura e outros fins biotecnológicos, incluindo a produção de biocombustíveis (SPOLAORE et al.,
2006, p 88).
Atualmente, as espécies de microalgas mais cultivadas no mundo são: Chlorela sp. e Spirulina sp.,
utilizadas principalmente para a suplementação alimentar; Dunaliela salina, fonte de caroteno e
Haematococus pluvialis, para produção e processamento de astaxantina (Azeredo, 2012, p. 14).
Entre os biocombustíveis que podem ser obtidos a partir de microalgas destacam-se: o biogás, a
partir da biodigestão anaeróbia da biomassa microalgal; o biodiesel, a partir do óleo da microalga, e o biohidrogênio gasoso produzido fotobiologicamente (TAHER, 2013, p. 23). Sendo que a produção de
biodiesel, a partir dessa biomassa, tem ganhado cada vez mais atenção por apresentar uma série de
vantagens. Segundo Azeredo (2012, p. 16), quando comparado com a produção a partir de culturas
tradicionais de plantas oleaginosas, a produção a partir da biomassa de microalgas apresenta as seguintes
vantagens:
• Podem ser cultivadas em áreas não utilizáveis pela agricultura, portanto, áreas desérticas,
semiáridas e degradadas podem ser utilizadas para o seu cultivo;
• Devido à característica anterior o cultivo de microalgas para a produção de biocombustíveis não
competiria com a produção de alimentos, um dos principais pontos contra a expansão da produção das
culturas tradicionais. Além disso, o cultivo de microalgas não ocasionaria um aumento no desmatamento,
outro ponto importante contra as culturas tradicionais;
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OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
• As microalgas apresentam rendimentos, tanto em termos de biomassa quanto em produção de
óleo, muito superiores aos das principais culturas para a produção de biodiesel, por exemplo. O limite
inferior de rendimento de óleo (em litros /ha) das microalgas é cerca de 65% maior do que a cultura
terrestre com maior rendimento, que é a palma.
•Além disso, as microalgas podem ser utilizadas para mitigar emissões de gases de efeito estufa de
fontes estacionárias, como usinas térmicas à combustível fóssil.
3. SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE MICROALGAS
As exigências nutricionais de cada tipo de microalga determinam a forma de cultivo das mesmas,
podendo ser cultivadas em cultura autotrófica, heterotrófica e mixotrófica (VIÊGAS, 2010, p. 44).
A produção de biomassa a partir de microalgas, para sua posterior utilização na produção de
biocombustíveis, consiste de várias etapas até o produto final. A primeira etapa é o cultivo realizado em
sistemas aberto ou fechado e tem, como principais insumos de produção, energia solar, água CO2 e
outros nutrientes como nitrogênio e fósforo. Como o crescimento das microalgas (em termos de aumento
do número de células) é muito rápido, a "colheita" da biomassa é feita quase que diariamente. Essa coleta
da biomassa ocorre em um sistema, que geralmente apresenta duas etapas, e existem diversas opções
tecnológicas para cada uma delas (AZEREDO, 2012, p. 4).
No cultivo autotrófico, as microalgas são fotossintetizantes e utilizam a luz como fonte de energia
e o CO2 do ar como fonte de carbono para sintetizar suas biomoléculas. Embora apresente eficiência com
a incidência de luz sobre a cultura de microalgas, este tipo de cultivo pode ocasionar uma redução do
crescimento das mesmas, por consequência da limitação da luz, pela alta densidade celular, ou o seu
excesso (fotoinibição) (VIÊGAS, 2010, p. 44).
O cultivo desses micro-organismos apresenta várias características interessantes quando
comparado à cultura dos vegetais superiores, uma vez que possuem maior eficiência fotossintética e
podem ser cultivadas em condições que seriam adversas a culturas convencionais (regiões desérticas; águas
degradadas, salinas ou salobras, entre outras). Além disso, são eficientes na fixação de CO2 (dióxido de
carbono) e possuem produtividade maior em biomassa seca quando comparada com espécies vegetais
(TAHER, 2013, p. 23).
Outro tipo de cultivo é o heterotrófico, que se difere do primeiro pelo fato das microalgas
utilizarem compostos orgânicos (glicerol, glicose e acetato) como fonte de energia e carbono. Apresenta
como vantagem o maior controle do processo de cultivo e o baixo custo na colheita de biomassa
(FRANCO et al., 2013, p. 437; VIÊGAS, 2010). No cultivo mixotrófico atuam o metabolismo autotrófico
e heterotrófico, fazendo com que microalga assimile de forma simultânea o CO2 e a fonte de carbono
fornecida a ela (FRANCO et al., 2013, p. 437).
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OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
Os sistemas de cultivo de microalgas incluem fotobiorreatores, lagoas e tanques abertos. Grande
parte das microalgas, atualmente está sendo cultivada em lagoas e tanques abertos, sendo considerada a
forma de cultivo mais natural, pela sua suscetibilidade à variações de parâmetro como temperatura,
luminosidade e qualidade do ar. Por outro lado, apresenta como desvantagem o maior risco de
contaminação, visto que não fazem o uso de um sistema de controle eficiente, sendo introduzidas de
forma inevitável espécies indesejáveis, reduzindo assim o rendimento do processo (AZEREDO, 2012 p.
30; VIÊGAS, 2010, p. 35; FRANCO et al., 2013, p. 437).
4. RESÍDUOS UTILIZADOS NA PRODUÇÃO DE MICROALGAS
A geração de resíduos na indústria é um problema crescente, sendo muitos deles não possuem
destinação adequada. Alguns desses resíduos possuem potencial para ser reutilizados em outros processos
industriais, a exemplo do cultivo de microalgas, onde alguns resíduos ricos em matéria orgânica podem ser
usados como fonte de nutrientes.
A formulação de meios de cultivo baseados em resíduos diversos se mostra uma saída eficiente para
diminuir os custos de produção de microalgas. Para a produção de 1000 litros de cultivo são gastos em
torno de R$ 28,02. Por outro lado, com a utilização de efluentes o custo com a formulação de meios de
cultivo é mínimo, sendo o maior gasto com a logística e transporte desses resíduos até os locais de
produção (MIYAWAKI, 2014, p. 32).
A vinhaça, por exemplo, que é o principal resíduo gerado do processo de destilação do caldo
fermentado da cana de açúcar, e que pode acarretar uma série de problemas para o meio ambiente. Como
uma das medidas que podem minimizar os efeitos deste subproduto das usinas de álcool esta o seu como
agente de fertirrigação, destinando seu uso como adubo nas lavouras de cana de açúcar (CORTEZ, 1992,
p.1 46). Apesar dessa alternativa de destinação sempre ter sido vista como viável, existe um risco
considerável de saturação do solo e contaminação do lençol freático, (SILVA, 2007, p 108).
Sendo assim, outra possibilidade para o uso da vinhaça pode ser o cultivo de microalgas, segundo
Oliveira (2011, p. 72), a utilização da vinhaça como substrato para crescimento das microalgas representa
um desafio biotecnológico, em razão da eleva carga de nutrientes que este resíduo apresenta, e por sua
elevada quantidade gerada durante a produção de álcool. O uso de microalgas pode representar uma nova
alternativa para o tratamento da vinhaça, tendo por base que são produzidos em média 10 litros de
vinhaça por cada 1 litro de álcool.
Outros resíduos que podem ser utilizados no cultivo de microalgas são efluentes provenientes de
atividades industriais como a criação e abate de bovinos, suínos e aves e até mesmo os efluentes
domésticos, visto que esses efluentes podem constituir parte de meios de cultura utilizados na produção
de biomassa microalgal.
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Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
5. CONCLUSÃO
As microalgas representam uma importante alternativa para a geração de energia, além de
proporcionar maior independência das fontes de combustíveis fósseis utilizadas atualmente, a exemplo do
petróleo, elas são diminuem os impactos o meio ambiente reduzindo os níveis de poluição.
Contudo, para que o uso da biomassa de microalgas realmente seja visto como vantajoso e viável
do ponto de vista comercial, é necessário que se façam melhorias quanto aos sistemas de cultivos. As
formas de condução desse cultivo podem ser autotrófica, heterotrófica e mixotrófica, o mais utilizado
atualmente é cultivo autotrófico, porém a geração de biomassa por meio dele deixa muito a desejar. Desse
modo, o cultivo heterotrófico apresenta a vantagem de gerar um volume de biomassa muito maior e ainda
tem a possibilidade de utilizar resíduos como fonte nutriente.
Alguns dos resíduos mais utilizados são as águas residuárias de diversas atividades industriais,
como do abate de bovinos e aves e também de dejetos suínos. Outro resíduo que se destaca é vinhaça, que
atualmente, representa um serio problema no setor agrícola por não possuir uma destinação final
satisfatória.
Deste modo, o uso desses resíduos no cultivo de biomassa de microalgas para a produção de
biocombustíveis tem grande potencial.
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OLIVEIRA, Eláiny Cristina A. Martins de
Cultivo de Microalgas utilizando resíduos agroindustriais para a produção de biocombustíveis: perspectivas e desafios
1 Ygor Tadeu ORTENZIO é graduando em Engenharia Biotecnológica pela
Fundação Universidade Federal do Tocantins, UFT, Brasil.
2 Gustavo Garcia do AMARAL é graduando em Engenharia de Bioprocessos e
Biotecnologia pela Fundação Universidade Federal do Tocantins, UFT, Brasil.
3 Sara dos Santos ALMEIDA é graduanda na Fundação Universidade Federal do
Tocantins no curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia trabalhando
como bolsista na área de imunologia.
4 Eláiny Cristina A. Martins de OLIVEIRA é Mestre em Agroenergia pela
Universidade Federal do Tocantins, Professora na Universidade Federal do
Tocantins e Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela Rede Bionorte.
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Polímero hidroretentor no desenvolvimento
inicial da cultura da cana-de-açúcar
ALVES, Jusciane Erica Coelho
CLEMENTE, Carolina Vitti
RODRIGUES, Paulo Hercilio Viegas
RESUMO
A cana-de-açúcar se destaca no agronegócio brasileiro. No cultivo dessa cultura, os primeiros estágios de
desenvolvimento são mais sensíveis ao déficit hídrico. O uso de hidroretentores tem contribuído para
minimizar as perdas no plantio de diversas culturas. Toletes da cultivar SP83-2847 (CTC) foram avaliados
nos primeiros 78 dias de plantio quanto a concentração do hidroretentor e lâmina de água de irrigação,
sob condições de vaso em cultivo protegido. Os parâmetros avaliados de número de perfilhos, massa
fresca (g) e seca (g) da parte aérea e do sistema radicular foram submetidos ao teste de Duncan a 5%. Os
resultados indicam que o uso do polímero hidroretentor contribuiu para que a cana-de-açúcar obtivesse
maior crescimento vegetativo, sendo o tratamento em que foi utilizado 45 Kg/ha de gel na irrigação de 60
mm o mais promissor.
Palavras chave: irrigação, acrilato de potássio, condicionador de solo.
ABSTRACT
The sugar cane stands in Brazilian agribusiness. In the cultivation of this crop, the early stages of
development are more sensitive to water deficit. The use of hydro polymer has helped mitigate losses in
planting various crops. Cuttings of cultivar SP83-2847 (CTC) were assessed in the first 78 days of planting
as the concentration of hydro polymer and irrigation water, under conditions in greenhouse pot. The
parameters of number of tillers, fresh mass (g) and dry (g) of shoots and roots were subjected to Duncan
test at 5%. The results indicate that the use of hydro polymer contributed to the sugar cane obtain higher
vegetative growth, and the treatment that was used 45 Kg/ha gel irrigation of 60 mm the most promising.
Keywords: irrigation, potassium acrylate, soil conditioner.
RESUMEN
La caña de azúcar se destaca en el agronegocio brasileño. En el cultivo de este cultivo, las primeras etapas
de desarrollo son más sensibles al estrés hídrico. El uso de hidroretentores ha ayudado a mitigar las
pérdidas en la siembra de diferentes cultivos. SP83-2847 palanquillas cultivar (CTC) se evaluaron en los
primeros 78 días de la siembra como la concentración de hidroretentor y riego profundidad del agua en
condiciones de maceta en invernadero. Los parámetros evaluados en número de macollos, fresco (g) y
seco (g) de vástago y la raíz del sistema fueron sometidos a la prueba de Duncan al 5%. Los resultados
indican que el uso de hidroretentor polímero contribuyó a la caña de azúcar obtener un mayor crecimiento
vegetativo, y el tratamiento que se utilizó 45 kg / ha de riego gel de 60 mm los más prometedores.
Palabras-clave: irrigacion, acrilato de potasio, acondicionador de suelos
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ALVES, Jusciane Erica Coelho; CLEMENTE, Carolina Vitti; RODRIGUES, Paulo Hercilio Viegas
Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
INTRODUÇÃO
Introduzida no período colonial, o cultivo da cana de açúcar (Saccharum ssp.) se transformou em
uma das principais atividades do agro negócio brasileiro. O Brasil é o maior produtor de cana de açúcar, o
primeiro do mundo na produção de açúcar e etanol e conquista, cada vez mais, o mercado externo com o
uso do biocombustível como alternativa energética (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
[MAPA], 2012).
Para Doorenbos e Kassam (1994), o consumo anual de água pela cultura fica entre 1500 e 2500
mm, variando conforme a localização, clima, variedades e solo, sendo, conforme mencionado por Cintra et
al. (2008), os primeiros estágios de desenvolvimento (emergência e perfilhamento) da cana-de-açúcar os
que mais sofrem prejuízos, pois são mais sensíveis ao déficit hídrico, acarretando em redução da
produtividade. A fase de plantio é uma das mais críticas e segundo diversos autores (Moraes, 2001;
Azevedo et al., 2002; Calderón et al., 2007; Dias et al., 1999), este é um dos fatores que impulsionou o uso
de polímeros hidroretentores na agricultura.
O uso de condicionadores sintéticos tem contribuído para aumentar a capacidade de retenção de
água no solo, reduzindo a frequência de irrigação e permitindo a utilização mais efetiva dos recursos do
solo e da água contribuindo para melhorar o rendimento das culturas (Nimah et al, 1983; Wang e Boogher,
1987; Buzetto et al, 2002). Diante destes fatores, o objetivo do presente trabalho é avaliar, em condições
de estufa, o pegamento e desenvolvimento inicial de mudas tradicionais, com e sem o uso de polímeros
hidroretentores.
MATERIAIS E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em ambiente protegido (casa de vegetação), localizada no
município de Piracicaba – SP, com as seguintes coordenadas geográficas: latitude 22º 42’ S, longitude 47º
38’ W e altitude de 546 m, no período de 18/06/2012 a 03/09/2012. O clima da região, segundo
classificação climática de Koppen, é do tipo Cwa, ou seja, clima tropical de altitude, com inverno seco e
temperatura no mês mais quente superior a 22ºC.
No período de realização do ensaio as temperaturas mínima e máxima registradas no interior do
ambiente protegido foram de 13oC e 31oC bem como umidade relativa mínima e máxima registradas de
20% e 72% respectivamente. O experimento foi elaborado em esquema fatorial 4 x 2, com 4 doses de
polímero hidro retentor aplicados em grânulos seco, sendo 0, 15, 30 e 45 Kg/hectare e 2 lâminas de
irrigação, 40 e 60mm divididas em número de 3 e 4 irrigações respectivamente, compondo assim 8
tratamentos, com 5 repetições, num total de 40 parcelas compostas de 3 vasos tipo jardineira/parcela, com
dimensões de 43 cm (base maior – superfície) x 38,5 cm (base menor) x 17 cm (largura) x 12 cm (altura) e
volume aproximado de 8,0 L. Desse modo temos os tratamentos T1 (controle 40 mm); T2 (15 Kg/ha e
40 mm); T3 (30 Kg/ha e 40 mm); T4 (45 Kg/ha e 40 mm); T5 (controle 60 mm); T6 (15 Kg/ha e 60
mm); T7 (30 Kg/ha e 60 mm) e T8 (45 Kg/ha e 60 mm).
O solo utilizado foi coletado no dia da instalação do experimento e peneirado, sendo classificado
como de textura médio-arenoso, areia total (832 g/Kg), Silte (18 g/Kg) e Argila (150 g/Kg com
dispersante). O polímero hidroretentor apresenta granulometria variando entre 0,5 e 3,0 milímetros, capaz
de absorver 200 a 400 vezes o seu peso em água e aumentar em até 100 vezes o seu tamanho sendo
formado de acrilamida e acrilato de potássio. A variedade de cana de açúcar utilizada foi a SP83-2847
(CTC), fornecida pelo Grupo Raízen.
O material foi adquirido no dia da instalação do experimento, sendo colhidos 120 colmos e
levados para o local do experimento, onde foram cortados em toletes contendo três gemas cada e
separados em dois blocos homogêneos, por tamanho e diâmetro parecidos, selecionados um de cada
bloco para plantio nas jardineiras. Assim, cada jardineira recebeu dois toletes, contendo seis gemas viáveis
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ALVES, Jusciane Erica Coelho; CLEMENTE, Carolina Vitti; RODRIGUES, Paulo Hercilio Viegas
Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
no total. A primeira irrigação foi realizada no dia seguinte ao plantio, com lâmina de 20 mm em todos os
tratamentos.
A segunda irrigação, também em todos os tratamentos, foi realizada 31 dias após o plantio com
lâmina de 10 mm. A terceira irrigação foi realizada somente nos tratamentos T5 a T8, com lâmina de 20
mm, 10 dias após a segunda irrigação. Por fim, a quarta irrigação foi feita em todos os tratamentos com
lâmina de 10 mm, 11 dias após a terceira irrigação. Assim, obteve-se que para os tratamentos T1 a T4,
foram realizadas três irrigações com lâmina total de 40 mm, enquanto para os tratamentos T5 a T8 foram
feitas quatro irrigações com lâmina total de 60 mm. As irrigações foram à única fonte de fornecimento de
água no experimento. As variáveis mensuradas foram número de perfilhos, massa fresca (g) e seca (g) da
parte aérea e do sistema radicular aos 78 dias (ao final do experimento).
O número de perfilhos deu-se através da contagem dos mesmos por jardineira. A parte aérea foi
cortada rente ao solo, sendo pesada em balança de precisão e colocada em saquinho de papel para secar
em estufa de secagem à temperatura de 60ºC, por três dias, e o sistema radicular foi obtido a partir da
retirada de solo ao redor dos colmos, cortando-se as raízes e eliminando-se o colmo. O processo de
pesagem e secagem das raízes foi o mesmo realizado para a parte aérea. Os dados obtidos foram
submetidos a análise estatística pelo Teste de Duncan, ao nível de 5% de significância.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O número de perfilhos não apresentou diferença significativa pelo teste de Duncan a 5%, mas
pode-se observar na Tabela 1, o maior número de perfilhos nos tratamentos com maior concentração de
polímero hidroretentor. Nas lâminas de 40 e 60 mm, todos os tratamentos com polímero foram
superiores ao controle em número de brotações. Estes resultados foram observados por Oliveira et al.
(2004) que relatam maior retenção de água, da ordem de 41%, para solo franco arenoso argiloso com a
utilização de polímero, sendo esta maior retenção responsável pela melhor brotação e consequentemente
maior número de perfilhos.
No cultivo de café, o polímero hidroretentor foi utilizado no plantio das mudas nas doses de 0,0;
3,0 e 6,0 g/cova. A avaliação de campo não demonstrou diferença significativa nas características de
diâmetro do caule e altura da planta com o uso do hidroretentor. Vale et al. 2006, creditam estes resultados
ao elevado índice pluviométrico durante o período de avaliação. No presente trabalho, os dados obtidos
não sofreram interferência climática externa, não deixando dúvidas quanto à interpretação dos resultados.
Durante o plantio de mudas de eucalipto, Buzetto et al, 2002, avaliaram o uso do polímero seco e
hidratado em condições de campo.
O uso do polímero no plantio reduziu significativamente a mortalidade das mudas, com destaque
para o tratamento com o polímero hidratado. Analisando os dados de massa fresca e seca da parte aérea e
sistema radicular (Tabela 1), temos que os tratamentos com lâmina de 60 mm, de forma geral,
apresentaram valores superiores aos tratamentos com lâmina de 40 mm, com destaque para o T8
(45Kg/ha), que obteve os melhores valores de massa fresca da parte aérea (M.F.P.A.), massa seca da parte
aérea (M.S.P.A.), massa fresca do sistema radicular (M.F.S.R.) e massa seca do sistema radicular (M.S.S.R),
apresentando diferença estatística significativa de todos os outros tratamentos, com exceção para os dados
de M.S.P.A. do T3, M.F.S.R. do T7 e M.S.S.R. do T8, estando em concordância com Carvalho et. al (2003)
que relatam a importância da boa disponibilidade da água para melhorar o aproveitamento de fatores de
produção, o que proporciona melhor produtividade e lucratividade.
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Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
Tabela 1. Resultados da média do número de perfilhos, massa fresca da parte aérea
(M.F.P.A.), massa seca da parte aérea (M.S.P.A.), massa fresca do sistema radicular (M.F.S.R.) e
massa seca do sistema radicular (M.S.S.R.) aos 78 dias do plantio.
Tratamento
s
T1
Perfilhos
M.F.P.A. (g)
M.F.S.R.(g
)
4,58 e
M.S.S.R. (g)
12,72 e
M.S.P.A.
(g)
3,64 f
3,26 a
T2
4,20 a
15,92 ed
4,73 e
5,36 de
3,78 de
T3
3,80 a
16,66 d
5,24 de
6,32 cd
4,43 bcd
T4
4,13 a
19,32 cd
5,91 cd
7,42 bc
5,06 bc
T5
3,73 a
18,01 d
5,54 de
7,04 bc
4,20 cd
T6
4,33 a
23,36 b
7,40 ab
8,19 b
5,05 bc
T7
3,93 a
22,11 bc
6,81 bc
8,59 ab
5,38ab
T8
4,13 a
27,19 a
8,41 a
10,03 a
6,20 a
3,00 e
Médias seguidas por letra minúscula na vertical não diferem entre si pelo teste de
Duncan ao nível de 5% de significância.
T1 (controle 40 mm); T2 (15 Kg/ha e 40 mm); T3 (30 Kg/ha e 40 mm); T4 (45 Kg/ha e 40 mm);
T5 (controle 60 mm); T6 (15 Kg/ha e 60 mm); T7 (30 Kg/ha e 60 mm) e T8 (45 Kg/ha e 60 mm).
Quando trabalhamos os dados separadamente para cada lâmina, temos que na lâmina de 40 mm o
T4, com 45 Kg de hidroretentor apresentou os melhores resultados, sendo diferente estatisticamente de
T1 nos quatro parâmetros analisados na tabela 1. Para a lâmina de 60 mm, temos que para M.F.P.A. e
M.S.P.A. os tratamentos T6, T7 e T8, com 15, 30 e 45Kg de polímero respectivamente, apresentaram
valores superiores a T5, com diferença estatística significativa, e para M.F.S.R. e M.S.S.R. os tratamentos
T7 e T8 apresentaram valores superiores e diferentes estatisticamente dos tratamentos T6 e T5. Em ensaio
de campo com cana-de-açúcar, Marques, et al, 2013, utilizaram diferentes doses do polímero seco para
avaliação do ciclo completo da cultura.
Observou-se que as maiores doses do polímero aumentaram o número de perfilhos no estádio II
e levaram a maior quantidade de palhiço, com reflexo positivo na renda bruta por hectare. De forma geral,
no presente trabalho, todos os tratamentos que utilizaram o gel no plantio obtiveram valores superiores às
testemunhas (T1 e T5) em suas devidas lâminas. Segundo Suriani (2010), existe interação entre as doses de
polímero com a fisiologia da planta, havendo maiores brotações e maior crescimento vegetativo com
doses maiores do polímero, o que está em concordância com a literatura, seja pela importância da água no
crescimento das plantas (Suriani, 2010 apud Carvalho et al. 2003; Silva et al., 2008), ou seja, pela ação dos
polímeros (Suriani, 2010 apud Nimah et al., 1983; Azevedo et al., 2002; Santana et al., 2007).
CONCLUSÃO
O uso de polímeros hidroretentores contribuiu para que a cana-de-açúcar obtivesse maior
crescimento vegetativo, interferindo também positivamente no número de perfilhos. Os resultados foram
mais promissores no tratamento em que foi utilizado 45 Kg/ha de gel na irrigação de 60 mm.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 66-72, jan./jun. 2015.
ALVES, Jusciane Erica Coelho; CLEMENTE, Carolina Vitti; RODRIGUES, Paulo Hercilio Viegas
Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao CNPq pela concessão da bolsa de IC (PIBIC) da segunda autora.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 66-72, jan./jun. 2015.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 66-72, jan./jun. 2015.
ALVES, Jusciane Erica Coelho; CLEMENTE, Carolina Vitti; RODRIGUES, Paulo Hercilio Viegas
Polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial da cultura da cana-de-açúcar
1 Jusciane Erica Coelho ALVES é graduanda em Tecnologia de Biocombustíveis
da FATEC. Bolsista CNPq na USP.
2 Carolina Vitti CLEMENTE
3 Paulo Hercilio Viegas RODRIGUES é graduado em Agronomia pela
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP (1987), mestrado
em Ciências (Energia Nuclear na Agricultura) pelo Centro de Energia Nuclear na
Agricultura (1992) e doutorado em Ciências (Energia Nuclear na Agricultura) pelo
Centro de Energia Nuclear na Agricultura (1996). Tem experiência na área de
Biotecnologia Vegetal, com ênfase em Produção de Mudas, atuando
principalmente nos seguintes temas: cultura de tecidos vegetais, aclimatização,
estudos de variação somaclonal, fruticultura e floricultura tropical. Exerceu a
função de coordenador técnico do laboratório de cultura de tecidos vegetais do
Centro de Biotecnologia da Amazônia (CBA) e atualmente é Professor da
disciplina de Floricultura e Plantas Ornamentais da Escola Superior de Agricultura
Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo.
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Reator de leito fluidizado multiuso para
estudos de combustão, gaseificação e
pirólise de biomassa
CAMARGO, Fernando de Lima
CARVALHO, Renan de Souza
BAPTISTA, Antonio Sampaio
RESUMO
Universidades que possuem laboratórios de energias alternativas são carentes de equipamentos
que simulam os processos de geração termelétrica de energia através da queima de matéria-prima. Um
reator de leito fluidizado foi desenvolvido pelo Laboratório de Agroindústria, Alimentos e Nutrição
(LAN) da Esalq (USP) e visa suprir esta necessidade além de realizar pesquisas na área. Este equipamento
foi projetado para realizar estudos de pirólise, gaseificação ou combustão de resíduos agroindustriais e
pela versatilidade, fica a cargo do operador controlar as variáveis do processo de acordo com o teste que
queira realizar. As variáveis controláveis do processo são as entradas de ar atmosférico e gás liquefeito de
petróleo (GLP) através de rotâmetros, e a variação da taxa de alimentação da matéria-prima a ser estudada
pela variação da rotação da rosca alimentadora.
Palavras-chave: Bioeletricidade; Reator de Leito Fluidizado; Cinética Química.
ABSTRACT
Colleges that have alternative energy laboratory are poor in equipment that simulate
thermoelectric generation through burn feedstock. A fluidized bed reactor was designed by Agri-food
Industry, Food and Nutrition Laboratory (LAN) from Esalq (USP) and wants supply this necessity
beyond to realize research in this area. This equipment was developed to realize studies in pyrolysis,
gasification or combustion of agro-food industry waste and due the flexibility, the operator can control
the process variables according to the assay that would like to realize. The controlled variables are
atmospheric air and liquid petroleum gas (LPG) through rotameter, and the feedstock feeding ratio
through the spin of screw-feeder.
Key-words: Bioelectricity; Fluidized bed reactor; Chemistry kinetic
RESÚMEN
Universidades que tienen laboratorios de energía alternativas carecen de equipos que simulan los
procesos de generación de energía térmica por la quema de las materias primas. Un reactor de lecho
fluidizado fue desarrollado por el Laboratorio de Agroindustria, Alimentos y Nutrición (LAN) Esalq
(USP) y tiene como objetivo cubrir esta necesidad, además de la realización de investigaciones en el área.
Este equipo está diseñado para llevar a cabo estudios de pirólisis, la gasificación o combustión de residuos
agroindustriales y la versatilidad, está a cargo del operador controlar las variables del proceso de acuerdo
con la prueba que desea realizar. Las variables controlables del proceso son las tomas de aire atmosférico
y gas licuado de petróleo (LPG) a pelo del medidor de caudal, y la variación de la velocidad de
73
alimentación de la materia prima a ser estudiadas mediante la variación de la rotación del alimentador de
tornillo.
Palablas-clave: Bioelectricidad; Reactor de lecho fluidizado; Cinética Química.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
1.0 INTRODUÇÃO
Atualmente os laboratórios que possuem equipamentos que reproduzem a combustão, a
gaseificação e a pirólise de resíduos em escala piloto e de bancada são dedicados a pesquisa. Raros são
aqueles que possuem equipamentos de bancada para o ensino destes processos termoquímicos.
As tecnologias de conversão que emprega a biomassa para a geração de energia podem ser
classificadas em duas categorias: processos termoquímicos, consistindo de combustão, gaseificação e
pirólise, e processos biológicos de fermentação e digestão (SALES, 2007).
A combustão é uma reação química que ocorre entre uma substância e um gás e tem como
resultado a liberação de luz e calor. O objetivo da reação de combustão é o de consumir toda a substância
empregada como reagente e para isso uma quantidade de ar atmosférico acima da relação estequiométrica
é empregada, para garantir que a reação ocorra de forma completa. Quando a combustão ocorre de forma
incompleta, ou seja, com menos ar atmosférico que o requerido no balanço estequiométrico, a reação
passa a ser denominada de gaseificação e o objetivo principal passa ser o de gerar gases combustíveis.
A pirólise por sua vez ocorre na ausência total ou parcial de oxigênio e pode ser denominada
geralmente de rápida ou lenta, com objetivos específicos. A pirólise rápida de biomassa visa a
maximização de frações líquidas e gasosas, dependendo da temperatura empregada, enquanto que a
pirólise lenta vislumbra a maximização de frações sólidas. Porém, a pirólise é a reação que antecede a
combustão ou gaseificação, e ocorre por meio da degradação térmica da estrutura molecular da substância
empregada nestes processos.
Tais processos podem ser identificados em caldeiras de usinas de açúcar e álcool, motores de
combustão interna, gaseificadores de leito fixo, fornos de carvoarias, dentre outros.
A tecnologia da fluidização foi escolhida pela versatilidade que se tem de processar materiais
sólidos das mais variadas características físico-químicas empregando-se um leito de areia como meio de
transferência homogênea de calor.
Testes preliminares com o reator foram realizados no Laboratorio de Agroindústria e Nutrição
(LAN) da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (Esalq) – campus USP para avaliar as
condições operacionais do equipamento.
2.0 LEITO FLUIDIZADO
Leitos fluidizados têm a grande vantagem de oferecer uma excelente transferência de calor entre o
inventário e a matéria-prima a ser processada. O processo de leito fluidizado oferece três vantagens sobre
outras tecnologias: transferência de calor superior, habilidade de movimentar sólidos como um fluido e
processar materiais com uma ampla distribuição granulométrica.
2.1 TEORIA DA FLUIDIZAÇÃO
Segundo Kunii e Levenspiel (1969) e Geldart (1986) o início da fluidização ocorre quando a
massa efetiva das partículas do material presente no leito for equilibrada pela força de arraste do gás em
movimento. Matematicamente, esta formulação teórica pode ser definida por
(1)
Na equação (1) Hleito é a altura do leito quando fluidizado, g e a aceleração da gravidade, ρp e a
densidade da partícula, ρg e a densidade do gás, ε e a fração de vazio no leito.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Na maioria dos materiais processados, além da nao esfericidade, eles têm ampla distribuição
granulométrica, sendo necessário caracterizá-los através do chamado diâmetro médio equivalente de
partícula (d ). Neste caso, a determinação da queda de pressão no leito fixo de partículas sólidas nãop
esféricas e com determinada distribuição granulométrica é definida a partir da equação de Ergun,
substituindo o d pelo d da amostra, sendo que, para sólidos isotrópicos
pe
p
A mínima fluidização pode ser estimada para partículas esféricas, calculando o numero de
Arquimedes, ou seja:
(2)
Na equação (2) dp e o diâmetro médio da partícula, μ a viscosidade do fluido e Re e o numero de
Reynolds das partículas na velocidade de mínima fluidizarão, umf.
(3)
Quando a velocidade dos gases aumenta alem da velocidade de mínima fluidizarão, bolhas são
formadas. Esta relação pode ser computada pela teoria bifásica, dada por
(4)
ou
(5)
Na equação (4) Qleito e a vazão total de gases que atravessam o leito, Qemulsao e a vazão através da
fase densa, Qbolhas e a vazão através de bolhas. Na equação (5) Aleito e a área transversal do leito e u0 e a
velocidade superficial do gás. Sendo assim, acima da condição de mínima fluidização, todo gás que
atravessa o leito o faz através de bolhas.
Geldart (1986) forneceu um conveniente critério de classificação de partículas geralmente
empregadas em reatores de leito fluidizado, dividindo-as em quarto tipos, conforme apresentadas na
Figura (1).
Partículas do grupo B, segundo a classificação de Geldart (1986), fluidizam facilmente e
são amplamente usadas em processos que envolvem fluidização borbulhante.
Para haver uma distribuição homogênea de bolhas dentro do leito, promovendo a movimentação
do inventario, tanto quanto da material-prima a ser processada, e evitando-se zonas mortas ou regiões que
não interagem no processo, um distribuidor deve ser instalado no reator. Este equipamento contribui em
termos de eficiência na movimentação e transferência de calor entre os meios.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Figura 1. Critério de classificação das partículas segundo Geldart (1986)
Para a partícula elutriar, ou seja, ser carregada para fora do leito, a velocidade dos gases que
fluidizam o leito precisa exceder a sua velocidade terminal. A velocidade terminal é a condição na qual a
partícula em queda livre não sofre mais aceleração. Geralmente as partículas menores são elutriadas devido
a ampla distribuição granulométrica que compõe o leito e a matéria-prima nele inserida durante o
processo.
Ha um parâmetro na qual as partículas se separam das linhas de corrente da vazão de gases, onde
são elutriadas, e retornam para o leito (Figura 2). A denominação em inglês para esta condição e Transport
Disengagement Height (TDH). Este parâmetro e considerado para a instalação do ciclone, evitando diminuir
a eficiência deste equipamento na separação de sólidos dos gases.
Figura 2. Transport Disengagement Height (TDH)
Na figura (2) a zona de “splash” consiste na região onde as bolhas estouram, promovendo o
lançamento das partículas por ela carregadas durante sua passagem pelo leito e as que se encontram na
superfície do leito. Estas partículas sao lançadas acima da altura de mínima fluidização do leito.
As partículas elutriadas são capturadas no ciclone e a eficiência deste equipamento pode ser
prejudicada caso o projeto não leve em consideração o valor do TDH.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
3.0 – MATERIAIS E MÉTODOS
3. 1 REATOR DE LEITO FLUIDIZADO
Na Figura (3) é apresentada a montagem do conjunto.
Figura 3. (1) Câmara de combustão; (2) Silo de alimentação de matéria-prima; (3,4) Reator de Leito
Fluidizado; (5) Ciclone; (6) Trocador de calor; (7) Coletor de fração líquida.
A câmara de combustão tem um diâmetro interno de 300 mm e foi construída em aço inox AISI
316 L.
Na câmara de combustão ocorre a reação entre ar atmosférico e gás liquefeito de petróleo (GLP).
Este componente fornece a energia calorífica necessária para que os processos ocorram. Este
equipamento foi projetado para trabalhar nas condições de combustão, gaseificação e pirólise. De acordo
com o teste a ser realizado e as variáveis de entrada, pode-se fornecer apenas ar atmosférico em excesso
na reação de combustão, ar atmosférico parcial, como agente da gaseificação, ou a energia calorífica dos
gases da combustão para processos de pirólise.
Na Figura 4 é apresentada a câmara de combustão em funcionamento.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Figura 4. Câmara de combustão do sistema de gaseificação.
O silo de alimentação foi construído em aço carbono SAE 1020, constituído de um misturador
para a quebra de arcos mecânicos forma geralmente quando se emprega matéria-prima fibrosa
(CAMARGO, 2006). Este equipamento tem a capacidade de armazenar 10 kg de biomassa, podendo ser
reabastecido durante o funcionamento do equipamento. Dois motores de 0,25 cv de potência e redução
de 1:10 são empregados no projeto, sendo um para acionar o misturador e outro para movimentar a rosca
transportadora. Um inversor de freqüência é empregado para controlar a velocidade de rotação da rosca
transportadora.
A rosca transportadora possui um sistema de refrigeração para evitar a ocorrência de degradação
térmica da matéria-prima a ser processada no leito antes mesmo de ser introduzida no reator. O sistema
consiste de tubos coaxiais onde o tubo interno injeta água na temperatura ambiente até a extremidade da
rosca, introduzida no leito, e o tubo externo refrigera o dispositivo quando a água retorna ao ponto de
injeção.
Na Figura 5 é apresentado o interior do silo de alimentação, destacando-se o misturador,
constituído de duas barras transversais e um raspador de fundo.
O reator de leito fluidizado é constituído de uma câmara plena, uma placa distribuidora que
suporta o leito e distribui uniformemente os gases da fluidização que percolará peloleito de particulados e
o freeboard. Tem um diâmetro interno de 160 mm e uma altura total de 1 m. O reator foi construído em
aço inoxidável AISI 316 L com 5 mm de espessura, dispensando o uso de material refratário resultando
em maior resistência mecânica e versatilidade nas mudanças de temperatura. O reator foi isolado
externamente com fibra cerâmica com 25 mm de espessura.
A placa distribuidora foi construída em aço inox AISI 316 L e elaborada segundo a metodologia
desenvolvida no laboratório do Departamento de Engenharia Térmica e de Fluidos (DETF) da Escola de
Engenharia de São Carlos (EESC) – campus USP, utilizando injetores com orifícios radiais
(LOMBARDI et al.,1997). A perda de carga dos injetores é concentrada no orifício radial o que uniformiza
a vazão por orifício e não por injetor. O número de orifícios por injetor varia segundo sua localização de
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Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
maneira a produzir uma distribuição de ar o mais uniforme possível e ao mesmo tempo proteger a
integridade da parede do reator (CAMARGO, 2001). Foram utilizados 13 injetores com 4 cada um,
resultando um total de 52 furos com 2 mm de diâmetro, a 5 mm da base da placa. Os injetores foram
construídos em aço inox 316 L e usinados em forma de cone no topo para evitar o acúmulo de material
neste ponto.
Figura 5. Misturador do silo de alimentação.
O ciclone foi construído conforme a configuração Stairmand e possui na descarga de sólidos um
recipiente fechado que coleta o material elutriado para análise posterior. O recipiente tem uma seção
cônica e um coletor acoplado na sua parte inferior.
O trocador de calor coaxial foi construído em aço inox 316 L e tem um comprimento de 1 m.
Este componente é empregado para recuperar frações líquidas geradas nos processos para fins de estudo e
para a recuperação da água gerada nas reações.
O coletor de frações líquidas foi construído em aço inox AISI 316 L.
Os termopares utilizados no sistema experimental foram do tipo K (Cromel/Alumel). Os cinco
termopares utilizados no reator são encapsulados em alumina e aço inoxidável para proteção elétrica e
mecânica dos mesmos. Um dos termopares está localizado na câmara plena para o monitoramento da
temperatura de entrada. Um segundo termopar está localizado dentro do reator, para o monitoramento do
leito e, conseqüentemente, da temperatura de reação. Um terceiro termopar está localizado na região de
freeboard, para simples monitoramento, tanto quanto termopares localizados na saída do ciclone e na
entrada do coletor de frações líquidas do sistema. A leitura dos termopares é realizada no painel de
controle.
O sistema (Figura 6) foi instalado numa estrutura metálica sobre rodas, para facilitar seu
deslocamento, e o sistema de refrigeração foi construído nesta estrutura. A refrigeração do sistema é
realizada com água.
80
bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
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Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Figura 6. Sistema de gaseificação em instalação
4.0 – RESULTADOS PRELIMINARES
4.1 – Ensaios de aquecimento e arrefecimento da planta
Uma bateria de ensaios foi realizada para a verificação da eficiência de queima da câmara de
combustão (ensaios qualitativos) e do aquecimento do leito (ensaios quantitativos), observando se a
temperatura dos processos a serem estudados serão atingidas ou se necessita de melhorias e correções de
projeto. O objetivo dos testes foi também o de elaborar um procedimento de operação, aqui denominado
de “Metodologia de ensaios”.
Na Figura 7 são apresentadas as temperaturas coletadas na câmara plena, em três ensaios
realizados com o reator. As temperaturas denominadas de T1, T1a e T1b ocorreram com o reator frio, no
período da
manhã e correspondendo ao primeiro testes, e com o reator quente, os dois últimos testes. A temperatura
máxima obtida na região da câmara plena foi de 470 ºC.
Na Figura 8 são apresentadas as temperaturas coletadas dentro do leito, no ponto de alimentação
de biomassa. Da mesma forma que a temperatura da câmara plena da Figura 9, as temperaturas T2, T2a e
T2b, correspondem ao teste com o reator frio pela manhã e dois testes a tarde, com o reator quente. . A
temperatura máxima obtida na região da câmara plena foi de 414 ºC.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Figura 7: Temperaturas na câmara plena em três testes consecutivos.
Figura 8: Temperaturas do leito, no ponto de alimentação de biomassa, obtidas em três testes
consecutivos.
Kim et al (2013) realizaram procedimentos semelhantes, onde iniciaram a alimentação de
biomassa quando a temperatura do leito acusava 400 ºC. A combustão da biomassa, tal como o
procedimento dos autores citados, aumentará a temperatura do leito e, retirando-se totalmente a presença
de GLP e parcialmente a de ar atmosférico, atingiram temperaturas em torno de 800 ºC na gaseificação.
No caso específico de estudos com pirólise, onde a temperatura no leito e especificamente no
ponto de alimentação de biomassa deve ser de 500 ºC. Neste caso há a necessidade de melhorias no
isolamento do reator e, em último caso, a substituição do fornecimento de ar atmosférico recorrendo-se a
um compressor mais potente, em substituição ao utilizado atualmente.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
Na figura 9 é apresentada a temperatura na saída do ciclone. Pelo resultado verifica-se que há a
necessidade de melhorias no isolamento térmico de determinadas regiões do reator, tais como a seção de
conexão entre o reator e o ciclone. Os produtos da pirólise podem condensar em temperaturas ao redor
de 300 ºC. Corre-se o risco de ocorrer a condensação indesejada destes compostos entre a saída do ciclone
e a entrada do trocador de calor. A máxima temperatura registrada neste local foi de 290 ºC.
Figura 9: Temperatura na saída do ciclone
4.2 – Balanços de massa e energia
Para a quantificação dos balanços de massa e energia, os alunos deverão coletar e analisar os
compostos resultantes da reação estudada.
No que se refere ao balanço de massa, ao finalizar os experimentos e aguardar o resfriamento do
reator e superfícies aquecidas, os produtos serão coletados nos seguintes locais da planta:
a.
Leito inerte (quantificar a massa do leito para averiguar se houve material alimentado não
elutriado ou cinzas que permaneceram neste local);
b. Coletor de particulados (quantificar a massa do particulado elutriado retido no recipiente
localizado na parte inferior do ciclone);
c. Coletor de liquidos (quantificar a quantidade de líquidos gerados no processo e que ficou retido
no recipiente localizado após o trocador de calor).
Pela diferença entre a massa do material alimentado e as massas medidas nos locais acima citados,
tem-se a massa de gases gerada.
No que se refere ao balanço de energia, os materias coletados para quantificar o balanço de massa
serão mensurados seus valores energéticos por meio de:
a.
Bomba calorimétrica (quantificar o poder calorífico superior das frações sólida e líquida
recuperadas ao final de cada processo e do material alimentado);
b. Cromatografia gasosa (qualificar os gases gerados no processo).
Pela diferença entre a energia fornecida pelo material alimentado e as energias mensuradas nas
massas das frações sólida e líquida coletadas, tem-se a quantidade de energia contida nos gases gerados. O
intuito de qualificar os gases produzidos é de acompanhar o processo em execução e também de
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
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Reator de leito fluidizado multiuso para estudos de combustão, gaseificação e pirólise de biomassa
quantificar o potencial energético dos gases combustíveis gerados na gaseificação ou na pirólise, quando
estes testes forem realizados.
4.2 – Aulas experimentais
As aulas experimentais poderão ser divididas de acordo com as etapas sugeridas abaixo, mas cabe
ao instrutor/professor escolher a metodologia mais adequada. É de extrema importância a presença do
instrutor/professor nas aulas descritas e a presença do técnico responsável para o acompanhamento dos
trabalhos em horários extraclasse, denominados de aulas posteriores na descrição proposta.
Aula experimental 1: Apresentação do equipamento e explanação das funções de cada componente do
conjunto;
Aula experimental 2: Precauções e segurança na operação do equipamento; Iniciar o processo com o
treinamento da ignição da câmara de combustão.
Aula experimental 3: O técnico responsável pelo laboratório controlará as variáveis do processo até o
equipamento atingir a temperatura de operação. A alimentação de material poderá ser realizada no
momento da aula, concomitamente com a análise dos gases gerados no cromatógrafo a gás.
Aula experimental 4: Coleta e quantificação do material processado.
Aula experimental 5: Computar os resultados.
Aulas posteriores: Os alunos, divididos em grupo, realizarão testes de gaseificação, combustão e pirólise
com a matéria-prima disponível no laboratório.
Teste final: Apresentação dos resultados obtidos pelos grupos, totalizando tréplicas de cada processo,
resultando na publicação de artigo em congressos de iniciação científica.
5.0 – CONCLUSÕES
Um treinamento de 24 horas foi realizado com os alunos da Esalq, consistindo de 4 horas de
teoria e 20 horas na operação do equipamento. Os três testes realizados e apresentados neste artigo foram
realizados pelos estudantes, sem a presença do instrutor. Uma metodologia foi escrita e será difundida em
treinamentos futuros. Testes de pirólise rápida foram realizados neste equipamento, mas verificou-se a
necessidade de melhorias no isolamento térmico da câmara plena e na seção de alimentação de areia do
reator.
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6.0 – REFERÊNCIAS
Camargo, F. L. Qualificação de calcários brasileiros quanto à absorção de SO2 em leito fluidizado para condições típicas
de combustão de carvão. (Dissertação de mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos (Universidade de São
Paulo), 2001.
Camargo, F. L. Estudo da pirólise rápida de bagaço de cana em reator de leito fluidizado borbulhante. (Tese de
doutorado). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), 2006.
Geldart, D. Gas Fluidization Technology. Wiley, New York, 1986.
Kim, Y.D., Yang, C. W., Kim, B. J., Kim, K. S., Lee, J. W., Moon, J. H., Yang, W., Yu, T.U, Lee, U. D.
Air-blown gasification of woody biomass in fluidized bed gasifier. Applied Energy, 112, p. 414 – 420, 2013.
Kunii, D.; Levenspiel, O. Fluidization Engineering. Wiley, New York, 1969.
Lombardi, G.; Pagliuso, J. D.; Goldstein Jr, L. Performance of a tuyere gas distributor. Powder Technology, p.
5 – 14, n. 94, 1997.
Sales, C. A. V. B. Avaliação Técnico Econômica da Conversão da Biomassa em Eletricidade Utilizando Tecnologias de
Gaseificação. Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), 2007.
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bioenergia em revista: diálogos, ano 5, n. 1, p. 73-86, jan./jun. 2015.
Camargo, Fernando de Lima; Carvalho, Renan de Souza; Baptista, Antonio Sampaio
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1 Fernando de Lima Camargo, possui graduação em Engenharia Mecânica pela
Escola de Engenharia de Piracicaba (1996), Mestrado em Engenharia Mecânica
pela Universidade de São Paulo (2001), Doutorado em Engenharia Mecânica pela
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP (2006), ambas na área de
Engenharia Térmica e de Fluidos, e Especialização em Engenharia de Segurança
do Trabalho (2010). Participei de pesquisas de adsorção de SO2 na combustão de
carvão mineral em leito fluidizado, gaseificação e pirólise de bagaço de cana de
açúcar e hidrogenação de bio-óleo de sorgo. [email protected]
2 Renan de Souza Carvalho, aluno da graduação da Escola Superior de Agricultura
"Luiz de Queiroz"-ESALQ-USP ingressante em 2010, em Piracicaba, São
Paulo.Conhecimento na parte de grãos e agronegócio, e produção e etanol e
geração de energia a partir bagaço de cana-de-açúcar, caracterização de índices de
palhada, e caracterização de compostos da fibra da cana-de-açúcar. Dedicado a
novas tecnologias e sustentabilidade do setor sucroenergético brasileiro, aumento e
otimizando o seu desenvolvimento. [email protected]
3 Antonio Sampaio Baptista, possui graduação em Engenharia Agronômica pela
Universidade do Estado de Santa Catarina (1996), Mestrado em Agronomia
(Microbiologia Agrícola) pela Universidade de São Paulo (2001), Doutorado em
Ciências pela Universidade de São Paulo (2005) e Pós-Doutorado em Ciências pela
Universidade de São Paulo (2008) . Atualmente é professor doutor da
Universidade de São Paulo, na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" ,
ESALQ/USP. Tem experiência na área de Ciência e Tecnologia Sucroenergética,
com ênfase em fermentações industriais. Tem atuado principalmente nos seguintes
temas: Tecnologia de produção de etanol, tecnologia do açúcar, fermentações
industriais, desenvolvimento de novos processos e produtos para a indústria
sucroenergética. [email protected]
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