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UFRRJ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
DISSERTAÇÃO
Avaliação da qualidade de suco de abacaxi (Ananas
comosus L. merr cv. Smooth Cayenne) concentrado por
osmose inversa.
Daniel Simões Couto
2008
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DE ALIMENTOS
Avaliação da qualidade de suco de abacaxi (Ananas
comosus L. merr cv. Smooth Cayenne) concentrado por
osmose inversa.
Daniel Simões Couto
Sob a Orientação da Pesquisadora
Lourdes Maria Corrêa Cabral
Dissertação submetida como
requisito parcial para obtenção
do grau de Mestre em Ciências,
no Curso de Pós-Graduação em
Ciência e Tecnologia de
alimentos.
Seropédica, RJ
Março de 2008
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UFRRJ / Biblioteca Central / Divisão de Processamentos Técnicos
641.34774
C117a
T
Couto, Daniel Simões, 1980-
Avaliação da qualidade de suco de
abacaxi (Ananas comosus L. merr cv.
Smooth Cayenne
) concentrado por osmose
inversa / Daniel Simões Couto. – 2008.
60 f. : il.
Orientador: Lourdes Maria Corrêa
Cabral.
Dissertação (mestrado) – Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro,
Instituto de Tecnologia.
Bibliografia: f. 49-56.
1. Abacaxi – Qualidade - Teses. 2.
Suco de frutas concentrado – Teses. 3.
Separação (Tecnologia) – Teses. 4.
Consumidores – Preferência – Teses. I.
Cabral, Lourdes Maria Corrêa, 1958-. II.
Universidade Federal Rural do Rio de
Janeiro. Instituto de Tecnologia. III.
Título.
Bibliotecário: _______________________________ Data: ___/___/______
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
ALIMENTOS
DANIEL SIMÕES COUTO
Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em
Ciências, no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de alimentos
DISSERTAÇÃO APROVADA EM 03/ 03/ 2008
_____________________________________________
Dra. Lourdes Maria Corrêa Cabral
Embrapa Agroindústria de Alimentos
(Orientador)
_____________________________________________
Dra. Virgínia Martins da Matta
Embrapa Agroindústria de Alimentos
_____________________________________________
Profa. Dra. Stella Regina Reis da Costa
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
_____________________________________________
Profa. Dra. Cristiane Hess
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
i
Dedico este trabalho aos meus pais e à
minha namorada Aline Bravo, além de todos
que me apoiaram para que este momento se
realizasse.
ii
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais e avós pela educação recebida e por financiarem mais esta etapa da
minha vida.
A minha namorada e companheira de trabalho Aline Bravo, pela ajuda durante o
projeto.
A Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, ao Departamento de Tecnologia de
Alimentos e à EMBRAPA Agroindústria de alimentos pela oportunidade na realização deste
trabalho.
A Dra. Lourdes Cabral, por ter aceitado esta orientação, ter sido uma grande
incentivadora do meu trabalho e acima de tudo pela amizade e pelo carinho com que sempre
me tratou.
Aos integrantes da banca Dra. Virgínia Martins da Matta, Profa. Dra.Cristiane Hess e
Profa. Dra. Stella Regina Reis da Costa por revisarem este trabalho.
Aos assistentes de pesquisa da Embrapa Agroindústria de alimentos, Flávia Gomes,
Sérgio Pontes (Filé), William e Luis Fernando (Chorão) pela amizade e colaboração nos
processos e análises de laboratório.
Aos pesquisadores da Planta de Operações Unitárias, Dra. Ângela Furtado e Dr.
Edmar penha, pela amizade e ajuda em diversos momentos.
Aos pesquisadores e técnicos da planta 4, especialmente Francisco e David pelo
auxílio na utilização da centrifuga.
As pesquisadoras Rosires Deliza e Daniela Freitas, assistentes Aline Silva e José
Carlos, e estagiários do laboratório de análise sensorial pela ajuda nos testes sensoriais e
análises instrumentais.
Aos meus amigos e colegas de mestrado por me ajudarem durante as disciplinas.
Aos amigos que fiz na planta 2 da Embrapa Agroindústria de Alimentos, Mônica
Pagani, Poliana, Ana Paula, Flávia Pingo, Isabella Costa, Cristina, Alcilucia, Denise, Renata,
Isabelle e Ângela, que sempre me deram força e estímulo para continuar este trabalho além de
tornarem o trabalho muito mais divertido.
Aos professores Carlos Magno Barros e Alexandre Gonçalves Soares pelo apoio e o
incentivo recebidos para minha entrada neste desafio, desde a graduação em outra instituição
de ensino.
E a todos os amigos e parentes que sempre estiveram ao meu lado nos bons e nos
maus momentos.
iii
RESUMO
COUTO, Daniel Simões. Avaliação da qualidade de suco de abacaxi (Ananas comosus L.
merr cv. Smooth Cayenne) concentrado por osmose inversa. 2008. 60 p Dissertação
(Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos). Instituto de Tecnologia, Departamento de
Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2008.
Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade de suco de abacaxi concentrado pelo
processo de osmose inversa. O suco de abacaxi foi obtido pelo despolpamento dos frutos,
sendo posteriormente centrifugado para a padronização do teor de sólidos totais. Os testes de
osmose inversa foram realizados com membranas compostas de poliamida, em módulo de
configuração quadro e placas. Foi definida a melhor condição de processo, através de um
planejamento fatorial completo, sendo as variáveis independentes a temperatura e a pressão
aplicada à membrana, e as dependentes, parâmetros relacionados à qualidade do suco. O suco
foi submetido às diferentes condições de processo, em regime estacionário, ou seja, sem que
houvesse concentração. O processo conduzido a 60 bar e 40ºC apresentou o maior fluxo
permeado, 38 L/hm². As amostras não apresentaram diferença significativa entre si em relação
à sua qualidade físico-química, porém, após o teste de preferência, verificou-se que havia
diferença na qualidade sensorial das amostras. O suco processado a 60 bar e 20ºC foi o
preferido pelos consumidores que participaram do teste, sendo esta condição selecionada para
a concentração do suco de abacaxi. O processo de concentração apresentou fluxo permeado
médio de 9 L/hm². O suco concentrado atingiu um teor de sólidos solúveis de 31ºBrix,
correspondendo a um fator de concentração volumétrico de 2,8. As propriedades físico-
químicas aumentaram proporcionalmente ao fator de concentração. Os testes de preferência e
intenção de compra, realizados a partir da comparação deste produto com três amostras
comerciais de suco de abacaxi concentrado, revelaram que os consumidores preferiram o suco
obtido por osmose inversa, conferindo-lhe as maiores notas. Os resultados obtidos neste
trabalho sugerem que o processo de osmose inversa foi eficaz na pré-concentração de suco de
abacaxi, garantindo a manutenção da sua qualidade físico-química e sensorial.
iv
ABSTRACT
COUTO, Daniel Simões. Evaluation of the quality of pineapple juice (Ananas comosus L.
merr cv. Smooth Cayenne) concentrated by reverse osmosis. 2008. 60 p Dissertation
(Master Science in Food Science and Technology). Instituto de Tecnologia, Departamento de
Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2008.
This work aims to evaluate the quality of pineapple juice concentrated by reverse osmosis.
The juice was obtained by depulping the pineapple fruits and centrifuging for the
standardization of the total solids content. The reverse osmosis trials were carried out with
polyamide composite membranes, in plate and frame configuration module. The best process
condition was defined, through a complete factorial design. The independent variables were
temperature and transmembrane pressure and the dependent ones, the quality parameters of
the juice. The pineapple juice was submitted to the different process condition, in stationary
mode, without concentration. The process accomplished at 60 bar and 40ºC presented the
highest permeate flux, 38 L/hm². The samples show no significant difference in relation to
their physical-chemistry quality, but after the preference tests, it was verified that they were
different regarding the sensorial quality. The juice processed at 60 bar and 20ºC was the best
one for the consumers that participated of the test, being selected as the condition to be used
for the concentration of the pineapple juice. The concentration process presented an average
permeate flux of 9 L/hm². The concentrated juice reached 31ºBrix, corresponding to a
volumetric concentration factor of 2.8. The physical-chemistry properties increased
proportionally to the concentration factor. The preference and purchase intention tests,
accomplished by the comparison of this product with three commercial concentrated
pineapple juices, show that the consumers preferred the juice obtained by reverse osmosis,
which got the highest notes. The results obtained in this work suggest that the reverse osmosis
process was effective in the pre-concentration of pineapple juice, guaranteeing its physical-
chemistry and sensorial quality.
v
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
1
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3
1.1 Abacaxi (Ananas comosus L. Merril) 3
1.1.1 Traços culturais 3
1.1.2 Produção e aspectos mercadológicos 5
1.1.3 Composição química do abacaxi
6
1.1.4 Aplicações do abacaxi e seus subprodutos 8
1.2 Sucos de Frutas 8
1.3 Obtenção do Suco de Abacaxi 9
1.4 Processos Convencionais de Concentração de Sucos de Frutas 10
1.5 Processos de Separação por Membranas 11
1.5.1 Tipos e características de membranas 13
1.5.2 Osmose inversa 14
1.5.3 Aplicações dos processos de separação por membranas na concentração de
sucos de frutas
17
1.6 Avaliação Sensorial 20
2 MATERIAL E MÉTODOS 22
2.1 Matéria-Prima 22
2.2 Despolpamento 22
2.3 Centrifugação 23
2.4 Concentração por osmose inversa 24
2.4.1 Permeabilidade hidráulica 24
2.4.2 Permeabilidade ao suco 24
2.4.3 Limpeza do equipamento 24
2.4.4 Módulo de configuração espiral – testes preliminares 25
2.4.5 Módulo de configuração quadro e placas 26
2.4.5.1 Planejamento experimental 26
2.4.5.2 Processo de concentração 27
2.5 Métodos Analíticos 27
2.5.1 Análise sensorial 28
2.5.1.1 Teste de doçura ideal 29
vi
2.5.1.2 Teste de diluição ideal 29
2.5.1.3 Teste de preferência e intenção de compra 29
2.6 Análise Estatística 30
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 31
3.1 Despolpamento 31
3.2 Centrifugação 31
3.3 Processo de Osmose Inversa no Módulo Espiral 32
3.3.1 Permeabilidade 32
3.3.2 Processo de concentração 33
3.4 Processos de Osmose Inversa em Módulo Quadro e Placas 35
3.4.1 Permeabilidade 35
3.4.2 Testes do planejamento experimental 36
3.5 Análise sensorial (Planejamento Experimental) 38
3.5.1 Definição da doçura ideal 38
3.5.2 Teste de preferência 39
3.6 Processo de Concentração por Osmose Inversa no Módulo Quadro e Placas 40
3.7 Análise Sensorial (Processo de Concentração) 44
3.7.1 Teste de diluição ideal 44
3.7.2 Teste de preferência e intenção de compra 44
3.8 Análise Cromatográfica 46
4 CONCLUSÕES 47
5 SUGESTÕES 48
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 49
ANEXO A – Gráficos de Pareto 57
ANEXO B – Modelos de fichas dos testes sensoriais 58
ANEXO C – Perfil dos participantes dos testes sensoriais 60
1
INTRODUÇÃO
O abacaxi é uma fruta muito apreciada pelo seu sabor e aroma peculiares, fazendo dele
uma das frutas de maior importância econômica no mundo. Por ser uma fruta de clima
tipicamente tropical e de regiões bem definidas, há um crescimento na produção da fruta pelos
países situados em regiões propícias para seu cultivo.
Por ser um país situado em uma região geográfica bem diversificada, o Brasil
apresenta uma grande variedade de frutas, dentre as quais se destacam as tropicais. Estas
frutas são importantes produtos para a exportação, tanto na forma de fruta in natura, quanto
na forma de alimentos processados, tais como sucos, geléias, entre outras, sendo o abacaxi
uma das frutas mais exportadas, principalmente na forma de suco (FURLAN, 2001).
Atualmente, há uma grande demanda por parte da população por alimentos saudáveis e
naturais, fazendo com que as bebidas à base de frutas sejam bastante consumidas nas diversas
faixas etárias e classes sociais. Entretanto, os sucos de frutas são produtos altamente
perecíveis, que precisam ser submetidos a algum processo de conservação para que possam
ser comercializados.
A produção de sucos de frutas é um processo importante do ponto de vista de valor
agregado à matéria prima, pois permite que frutas produzidas em regiões tropicais sejam
transportadas e comercializadas nas mais diversas regiões do mundo. Para a redução dos
custos de transporte e embalagem, bem como para o aumento da sua vida útil, os sucos são
normalmente concentrados, diminuindo assim o seu volume e a atividade de água.
Normalmente, a conservação e a concentração dos sucos são realizadas por
tratamentos térmicos, podendo haver redução ou perda das substâncias que conferem sabor e
aroma aos mesmos, além da degradação dos compostos nutricionais (GAVA, 1989)
A tecnologia de membranas apresenta-se como uma opção aos processos clássicos de
conservação e concentração, no processamento de sucos de frutas e bebidas com garantia de
qualidade, tanto higiênica quanto sensorial e nutricional.
Os processos com membranas podem ser empregados em diversos setores da área de
bebidas, tais como a concentração e a clarificação de sucos, a estabilização microbiológica de
cervejas e vinhos, além do fracionamento visando a obtenção de substâncias específicas para
elaboração de novos produtos (MULDER, 1991).
Estes processos são operados à temperatura ambiente, não necessitando do uso de
calor, garantindo a manutenção dos compostos de aroma e do frescor dos produtos, bem como
suas características nutricionais. Para que haja a separação dos compostos é aplicada uma
força motriz, que pode ser a diferença de concentração, pressão, temperatura ou potencial
elétrico entre os dois lados da membrana (MULDER, 1991; HABERT, BORGES &
NOBREGA, 2006).
A osmose inversa é um processo de separação com membranas que pode ser utilizado
na concentração de sucos de frutas. Neste caso, a força motriz é a diferença de pressão
aplicada à membrana. O processo é conduzido à temperatura ambiente com pressões variando
entre 10 bar e 70 bar, com membranas densas, resultando que o material que permeia a
2
membrana é basicamente a água. Este processo vem sendo bastante utilizado para
dessalinização de águas salobras na região nordeste do Brasil e no oriente médio (HABERT,
BORGES & NOBREGA, 2006).
A Embrapa Agroindústria de Alimentos vem desenvolvendo trabalhos sobre a
aplicação da osmose inversa na concentração de sucos de frutas tropicais (RODRIGUES,
et al., 2004; MATTA et al., 2004; CIANCI et al., 2005; JESUS et al., 2007; LEITE et al.,
2007) demonstrando a eficiência deste processo na concentração de sucos sem alteração
dos seus atributos sensoriais e ser perda dos compostos de interesse, como as vitaminas e
sais minerais.
SÁ e colaboradores avaliaram a aplicação da osmose inversa para concentrar suco
de abacaxi previamente microfiltrado. Os experimentos a 60 bar apresentaram fluxo inicial
médio de 52 L/hm
2
e o suco concentrado apresentou aproximadamente 31ºBrix.
Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal avaliar a concentração de
suco centrifugado de abacaxi, por osmose inversa. Especificamente:
• Estudar o efeito da temperatura e da pressão aplicada à membrana para definir a melhor
condição de operação do processo de osmose inversa para concentrar suco de abacaxi;
• Avaliar o processo de osmose inversa em módulo de configuração quadro e placas
• Avaliar a qualidade físico-química e sensorial do suco concentrado, comparativamente ao
suco centrifugado.
3
1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1 Abacaxi (Ananas comosus L. Merril)
1.1.1 Traços culturais
O abacaxizeiro (Ananas comosus L. Merril) é provavelmente originário das zonas
central e sul do Brasil, sendo a região da Amazônia considerada seu centro de origem por
apresentar o maior número de variedades. É uma planta de clima tropical, monocotiledônea,
herbácea e perene da família Bromeliácea, com caule curto e grosso, ao redor do qual crescem
folhas estreitas compridas e resistentes, quase sempre margeadas por espinhos e dispostas em
rosetas (Figura 1). No caule insere-se o pedúnculo que sustenta a inflorescência e depois o
fruto (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999; REINHARDT, SOUZA E CABRAL, 2000).
Figura 1. Cultivo do abacaxizeiro.
Fonte: http://lyndhurstfarm.com/db1/00084/lyndhurstfarm.com/_uimages/DSC00005.JPG
Originalmente cultivada em terras recém desmatadas, o abacaxizeiro é considerada
uma planta rústica, pois requer poucos tratos culturais para seu crescimento e produção. Suas
características morfológicas, anatômicas e fisiológicas lhes permitem sobreviver em
condições ambientais adversas (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999).
O florescimento natural do abacaxizeiro é bastante desuniforme, trazendo prejuízos ao
produtor, pois dificulta os tratos culturais e a colheita, inviabilizando a exploração da soca
(segundo ciclo) e afetando a comercialização do produto, devido à redução do tamanho médio
dos frutos. A floração natural é muito influenciada por condições climáticas, sendo a
temperatura ideal para se produzir frutos de boa qualidade entre 21°C e 23°C. Temperaturas
acima de 40°C e abaixo de 5°C causam sérios problemas à planta. A planta é exigente em luz,
necessitando de 2.500 a 3.000 horas de luz por ano, ou seja, 6,8 a 8,2 horas de luz diária e
precisa de 1.200 a 1500 mm de chuva bem distribuída durante o ano. Em locais com períodos
secos prolongados, recomenda-se o uso de irrigação. A umidade do ar de 70% ou superior é o
4
ideal para a cultura (NASCENTE, COSTA & COSTA, 2005). Esta redução no crescimento é
notada ao observar-se que o período que vai do plantio até a colheita é de 24 meses no sul do
Brasil, enquanto que no norte, mais próximo da linha do Equador, este período é reduzido
para 12 meses. GIACOMELLI et al. (1979) observaram que frutos da cultivar Smooth
Cayenne colhidos no inverno apresentam o dobro da acidez daqueles colhidos no verão.
Os cultivares mais conhecidos no Brasil são: Pérola ou Branco de Pernambuco,
Smooth Cayenne, Perolera e Primavera, sendo a cultivar Smooth Cayenne (Figura 2), também
conhecida por abacaxi Havaiano, o mais plantado no mundo, correspondendo a 70% da
produção mundial. O fruto tem formato cilíndrico, com peso entre 1,5 e 2 kg (Quadro 1),
apresenta coroa relativamente pequena e casca de cor amarelo-alaranjada. É a mais adequada
para industrialização e consumo in natura (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999;
GRANADA, ZAMBIAZI & MENDONÇA, 2004; NASCENTE, COSTA & COSTA, 2005).
A cultivar Smooth Cayenne diferencia-se também por apresentar acidez maior do que as
outras cultivares (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999).
Quadro 1. Peso médio de algumas cultivares de abacaxi.
Cultivar
Peso médio do fruto
com “coroa” (g)
“Coroa”
Peso médio (g)
Comprimento médio
(cm)
IAC Gomo-de-mel
1044 77 11
Cayenne
1660 220 16,7
Pérola
1212 121 20,4
Fonte: MATSUDA, 2001 in: GRANADA, ZANBIAZI & MENDONÇA, 2004.
Figura 2. Foto de um abacaxi cv. Smooth cayenne interio e de seu corte transversal.
Fonte: http://www.srjundiai.com.br/imagens/polpaamarela.jpg
O abacaxizeiro pode manter bons níveis de produtividade, mesmo em regiões onde a
disponibilidade de água é limitada graças a sua baixa transpiração e ao uso eficiente da água,
além do fato de que suas folhas possuem formato de canaletas, capazes de captar pequenas
quantidades de água, até mesmo do orvalho (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999).
5
Pode-se observar um potencial produtivo da cultura do abacaxi cv. Smooth Cayenne
na região dos Tabuleiros Costeiros do Norte da Bahia, já que mesmo em condições de
sequeiro atinge uma produtividade média acima de 80 t/ha, e peso do fruto superior a 1,0 kg
para densidades de até 70.000 plantas/há (SANTANA et al., 2001)
A expansão da abacaxicultura no Brasil deparou-se com problemas, dentre os quais se
pode destacar: a falta de mudas de boa qualidade e em quantidade suficiente para formação de
novas lavouras, ocorrência de pragas e doenças, ausência de viveiristas, inexistência de mudas
fiscalizadas, entre outros (RUGGIERO et al.,1994; GORGATTI et al., 1996; CUNHA et al.,
1999).
Normalmente, o solo, para a plantação do abacaxizeiro, recebe uma adubação
nitrogenada, fosfatada e potássica. Com relação às características de qualidade do abacaxi, a
influência do nitrogênio e do potássio é antagônica e, portanto, deve-se levar em consideração
o destino da produção antes de se determinar a relação potássio/nitrogênio. Para o mercado
externo e para a indústria de rodelas (fatias) esta relação deve ser entre 1,5 e 2,5, com isso se
ajusta a relação sólidos solúveis/acidez da polpa, além de conferir maior resistência ao fruto
para o transporte de longas distâncias e para facilitar o corte nas indústrias. Para mercados
menos exigentes a relação potássio/nitrogênio pode permanecer em faixas inferiores ou até
menor do que 1 (REINHARDT, SOUZA E CABRAL, 2000).
1.1.2 Produção e aspectos mercadológicos
O abacaxizeiro é cultivado na Ásia, África e em toda América (Norte, Central e Sul)
estando o Brasil entre os três maiores produtores mundiais (TEIXEIRA et al., 2002).
O período de diminuição de oferta, e conseqüente aumento nos preços, ocorre nos
meses de fevereiro a maio. Nos meses de junho a outubro têm-se os preços médios e de
novembro a janeiro é o período de preços mais baixos da fruta (CUNHA, CABRAL &
SOUZA, 1999; GRANADA, ZAMBIAZI & MENDONÇA, 2004; NASCENTE, COSTA &
COSTA, 2005).
De acordo com o IBGE, o Brasil produziu, até junho de 2007, cerca de 1.720.735
frutos de abacaxi, com uma área plantada de 76 mil hectares e área colhida de 63 mil hectares.
O estado que neste ano mais produziu este fruto foi o Pará (367.876.000 frutos) seguido pela
Paraíba (350.311.000 frutos) e Minas Gerais (239.456.000 frutos), que até 2002 era o estado
com a maior produção (IBGE, 2007).
O Rio de Janeiro está em sétimo lugar em termos de produção, com 94 mil frutos para
uma área plantada de apenas 3 mil hectares, área relativamente pequena quando comparada
aos estados que mais produzem no país, entretanto apresenta um perfil adequado e propício ao
cultivo deste fruto, sendo que as regiões do Norte e Noroeste fluminense e as baixadas
litorâneas apresentam uma melhor aptidão agrícola dos solos para a exploração da cultura do
abacaxi em escala comercial (MORGADO, AQUINO & TERRA, 2004; IBGE, 2007).
Com 12 mil hectares de área plantada, o município de Floresta, no Pará, é o que
apresenta a maior área plantada do país, correspondendo a 800 pequenos e médios produtores.
A industrialização do abacaxi na forma de suco tem uma forte influência no aumento da
produção nacional, pois garante a comercialização de grande parte da produção, contribuindo
para a geração de renda, emprego e desenvolvimento. Em 2003, foram exportadas 5.500
6
toneladas de suco de abacaxi concentrado, apenas da unidade industrial de Floresta (FILHO,
2005).
Para que o abacaxi nacional melhore a sua posição no mercado exportador devem ser
vencidos alguns problemas dentre deles o escurecimento interno da polpa, causado pela
exposição do fruto a baixas temperaturas, a coloração verde da casca mesmo quando o fruto
está maduro, e a “mancha de chocolate”, mais grave das doenças, especialmente sobre a
cultivar Smooth Cayenne, não causando alterações externas dificultando com isso o seu
descarte na seleção (BOTREL, 2001).
1.1.3 Composição química do abacaxi
O abacaxi tem sido uma das frutas não-cítricas tropicais e subtropicais mais populares,
principalmente por seu sabor atraente e refrescante equilíbrio acidez-doçura (BARTOLOMÉ,
RUPÉREZ & FÚSTER, 1995).
O desenvolvimento químico e físico do abacaxi já foi amplamente estudado
(GORTNER, 1965; GORTNER & SINGLETON, 1965; SINGLETON, 1965; SINGLETON
& GORTNER, 1965). A variação da composição química do abacaxi depende do estágio de
maturação e de fatores agronômicos e ambientais (DULL, 1971; KERMASHA et al., 1987).
A composição química do abacaxi varia muito de acordo com a época em que é
produzido. De um modo geral, a produção ocorre no período do verão e gera frutas com maior
teor de açúcar e menor acidez. O abacaxi destaca-se pelo valor energético, devido à sua alta
composição em açúcares, e valor nutritivo pela presença de sais minerais - cálcio, fósforo,
magnésio, potássio, cobre e iodo - e de vitaminas - A, B1, B2 e Niacina. Apresenta teor
protéico e de gordura inferiores a 0,5% (GRANADA, ZAMBIAZI & MENDONÇA, 2004). A
composição química média do abacaxi pode ser observada no Quadro 2.
Os minerais desempenham funções básicas no organismo humano tais como auxiliar
na construção dos tecidos corporais e como componentes de enzimas conhecidas como
metaloenzimas. O balanço de íons minerais nos líquidos corpóreos regula a atividade de
muitas enzimas, mantém o equilíbrio ácido-base e a pressão osmótica, facilita a transferência
pela membrana celular de compostos essenciais. Coletivamente, representam ao redor de 4%
a 5% do peso corpórea sendo a metade referente ao cálcio (MAHAN & ESCOTT-STUMP,
1998; WILLIAMS, 2002).
7
Quadro 2. Composição química do fruto abacaxi.
Componentes Quantidade (por 100 gramas)
Glicídios
13,7 mg
Proteínas
0,4 g
Lipídios
0,2 g
Cálcio
18 mg
Ferro
0,5 mg
Fósforo
8 mg
Fibras
0,9g
Niacina
0,8 mg
Ácido ascórbico
27,2 mg
Tiamina
80 mcg
Riboflavina
128 mg
Retinol
5 mcg
Calorias
52 Kcal
Fonte: FRANCO (1989).
SOARES et al.(2004) determinaram a presença de oito elementos minerais (K, Na, Ca,
Mg, Fe, Zn, Cu, Mn) em sucos concentrados comerciais de algumas frutas nacionais,
provenientes de diferentes fabricantes. Todas as marcas analisadas eram de circulação
nacional. Todos os sucos analisados mostraram-se uma boa fonte de potássio para adultos e
crianças. Paralelamente, exibiram níveis baixos de sódio. Para crianças, 300 mL dos sucos de
abacaxi e acerola, diluídos de acordo com as instruções do fabricante, podem fornecer 6% e
12% da ingestão diária recomendada de ferro, respectivamente, 38% e 9% da ingestão diária
recomendada de manganês e magnésio, respectivamente. Para outros minerais as
contribuições para a dieta são marginais, mas não desprezíveis. Valores do teor de minerais
em diferentes marcas de suco de abacaxi podem ser observados no Quadro 3.
Quadro 3. Concentrações de elementos minerais em sucos concentrados de abacaxi
Marca
Teores de elementos minerais (mg/100g)
K Na Ca Mg Fe Zn Cu Mn
A
606 12,3 77,7 50,3 2,57 0,48 0,17 1,23
B
149 28,5 5,4 7,0 0,15 0,08 0,04 0,07
C
123 28,2 18,0 13,1 0,34 0,07 0,04 0,74
D
107 13,8 18,8 12,7 0,34 0,4 0,05 0,37
Teores médios
246 18,2 29,9 20,8 0,85 0,26 0,08 0,6
Fonte: SOARES et al., 2004.
8
Os polifenóis são comumente encontrados em vegetais e têm sido reportados por seus
múltiplos efeitos biológicos, incluindo atividade antioxidante (KÄHKÖNEN et al., 1999).
Estudos epidemiológicos sugerem que a habilidade antioxidante, relacionada ao consumo de
frutas, fornece benefícios contra doenças do coração. Estudos com animais estão em
progresso para determinar se as frutas e também os vegetais podem inibir a arteriosclerose
(VINSON et al., 2001), reduzir doenças coronarianas e evitar a agregação de placas nos vasos
sanguíneos (HOLLMAN et al., 1996). Já foi demonstrado que frutas cítricas e os sucos estão
relacionados à diminuição no índice de acidentes vasculares cerebrais (JOSHIPURA et
al.,1999). Estudos demonstram também uma correlação inversa entre o consumo de alimentos
saudáveis com a mortalidade em mulheres (KANT et al., 2000).
Recentemente, descobriu-se que vários fenóis e polifenóis possuem atividade
antioxidante superior à das vitaminas, usando como modelo a oxidação de lipoproteínas de
baixa densidade LDL + VLDL (VINSON et al., 1995).
GARDNER et al. (2000) avaliaram a contribuição dos compostos fenólicos em suco
de abacaxi, relativa ao potencial antioxidante de sucos de frutas, e verificaram uma
quantidade de 358+3 µg ml
-1
equivalente de ácido gálico. Uma porção de 78 gramas de
abacaxi (frutas fresca) apresenta uma quantidade de 52 mg de compostos fenólicos totais
expressos em equivalente de catequina, segundo estudo realizado por VINSON e
colaboradores (2001). As frutas possuem alta quantidade e qualidade antioxidante em
fenólicos, que podem enriquecer as lipoproteínas de baixa densidade (LDL), protegendo-as
assim da oxidação.
1.1.4 Aplicações do abacaxi e de seus subprodutos
O abacaxi é uma fruta considerada saborosa e de aroma intenso que pode ser utilizado
tanto in natura quanto industrializado (CUNHA, CABRAL & SOUZA, 1999; GRANADA,
ZAMBIAZI & MENDONÇA, 2004; NASCENTE, COSTA & COSTA, 2005).
Diversas podem ser suas aplicações: o caule como matéria-prima para a indústria de
alimentos e para a obtenção de álcool etílico e gomas; o restante do abacaxizeiro pode ser
usado na alimentação animal, como material fresco ou ensilado; já o seu fruto é consumido ao
natural, ou na forma de sorvetes, doces, picolés, refrescos e sucos caseiros. Quando
industrializado, o fruto pode apresentar-se como polpa, xarope, geléia, doces em calda ou
suco engarrafado. Em regiões secas e quentes obtém-se vinho do fruto doce e fermentado,
sendo o suco do fruto verde utilizado como vermífugo em alguns países (ITAL, 1978).
1.2 Sucos de frutas
As frutas são matérias-primas facilmente deterioráveis e por isso existem hoje na
indústria diversas maneiras de inibir as possíveis causas que levam a essa deterioração. Essas
reações, que podem ser tanto de origem enzimática quanto de origem microbiana, ocorrem em
função das características próprias dos alimentos. Um dos métodos de conservação para as
frutas é o seu processamento e a produção de sucos a partir da sua polpa. Esta atividade
agroindustrial agrega valor econômico à fruta, evitando desperdícios e minimizando perdas
que podem ocorrer durante a comercialização do produto in natura (EMBRAPA, 2003).
Sucos de frutas e vegetais são bebidas com alto valor nutricional, pois possuem
minerais, vitaminas e outros componentes benéficos para a saúde humana. Infelizmente,
durante a transformação industrial, uma grande parte das características que determinam a
9
qualidade dos produtos frescos sofre uma modificação extrema, pois o dano térmico e a
oxidação química degradam os componentes mais sensíveis reduzindo a qualidade do produto
final (CASSANO et al., 2003).
Graças a uma enorme variedade de frutas tropicais, o Brasil possui diversas opções no
que diz respeito às exportações de sucos. Além dos tradicionais, há também aqueles
elaborados com frutas exóticas, como a graviola, o cupuaçu. Entre os sucos tradicionais, os
cítricos, uva, maçã, e abacaxi registram os resultados mais expressivos nas vendas externas,
sendo as exportações brasileiras de sucos, direcionadas principalmente para Holanda, Bélgica,
Estados Unidos, Japão, Argentina e Alemanha (FURLAN, 2001).
Os sucos de frutas presentes nos mercados são geralmente constituídos por quatro
tipos de produtos: sucos frescos, sucos reconstituídos a partir de concentrados; sucos
tropicais, que são os produtos não fermentados obtidos pela dissolução, em água potável, da
polpa da fruta polposa de origem tropical, por meio de processo tecnológico adequado; e
néctares, que são bebidas não fermentadas, obtidas da dissolução, em água potável, da parte
comestível do fruto e açúcares, destinado ao consumo direto, podendo ser adicionado de
ácidos (BRASIL, 2000; BRASIL, 2003).
1.3 Obtenção do suco de abacaxi
O suco de abacaxi é, geralmente, preparado a partir de concentrados importados de
diferentes países tropicais ou subtropicais. Na Europa, sucos comerciais são comercializados
na forma de concentrados e néctares que devem conter no mínimo 40% de polpa do abacaxi
(CAMARA, DIEZ & TORIJA,1995; BRASIL, 2003). Um diagrama esquemático do processo
de obtenção de suco de abacaxi integral está apresentado na Figura 3.
A b a caxi
S E L E Ç Ã O E LA V A G E M
C O R TE E D E S C A S C A M E N TO
D E S P O LP AM E N T O
R E FIN O
S u co de ab a ca xi in teg ra l
C a s c a s, e x tre m id a d e s ,
apa ra s (s u b p ro d u to s d a
produção de abacaxi em
calda)
Figura 3. Fluxograma de obtenção de suco de abacaxi.
Fonte: FILHO, 2005
Suco de abacaxi fresco é caracterizado por conter alto teor de polpa, ácidos orgânicos
e compostos voláteis responsáveis pelo seu aroma, sacarose e potássio. Alguns sucos
comerciais apresentam composição similar ao natural, enquanto outros podem apresentar
diferenças na sua composição, muitas vezes similares a néctares, indicando possíveis abusos
10
no processamento e estocagem ou ainda adulteração. A vitamina C, o sódio e ferro são
micronutrientes que não podem ser utilizados na caracterização de suco e néctar de abacaxi.
No entanto, bons indicadores são: a relação entre as concentrações de ácido cítrico e ácido
málico (ácido cítrico / ácido málico igual a 2) e a relação frutose / glicose igual a 1 (a
quantidade de frutose somada a de glicose dividida pela concentração em sacarose deve ser
igual a 1). Estes parâmetros são somente para sucos de abacaxi (CAMARA, DIEZ &
TORIJA,1995).
O Ministério da Agricultura define suco de abacaxi como sendo “a bebida não
fermentada e não diluída, obtida da parte comestível do abacaxi (Ananas comosus, L.,
Merril.), através de processo tecnológico adequado”. Deve possuir quantidade mínima de
sólidos solúveis de 11°Brix, a 20°C e acidez total expressa em ácido cítrico com um mínimo
de 0,30 g por 100 g de produto. Além disso, sua cor deve variar de branco ao marfim, com
sabor ácido próprio e aroma próprio (BRASIL, 2000).
1.4 Processos convencionais de concentração de suco de frutas
A vantagem da produção de polpas e sucos é a possibilidade de se comercializar a fruta
para qualquer parte do mundo através de processos de preservação como a pasteurização,
esterilização, congelamento e concentração. A concentração é um processo que remove parte
da água (1/3 ou 2/3 da água) podendo ser efetuada por processos como evaporação (o mais
utilizado na indústria de sucos), crio-concentração (remoção da água na forma de gelo),
processos com membranas como a osmose inversa (remoção da água na forma líquida),
dentre outros (GAVA, 1984; EMBRAPA, 2003).
O processo de evaporação consiste na remoção de parte do solvente de uma solução ou
dispersão de solutos essencialmente não voláteis através de vaporização. Este processo
normalmente é conduzido pela ebulição do solvente. Um evaporador consiste em um trocador
de calor capaz de manter o líquido em seu ponto de ebulição e um dispositivo para separar a
fase do vapor da fase líquida. Entretanto, neste processo, ocorrem alterações nas propriedades
nutricionais e sensoriais do produto, pois o produto fica exposto a altas temperaturas por um
determinado intervalo de tempo. Entre os problemas, pode-se citar o escurecimento
(browning), desnaturação de proteínas e aparecimento de sabor e aroma de cozido
(FENNEMA, 1975; GAVA, 1984).
Técnicas alternativas à evaporação como a crio-concentração, na qual a água é
removida como gelo e não como vapor, não são capazes de substituir a concentração
evaporativa de produtos com ampla difusão, como por exemplo, sucos cítricos, já que
requerem um alto consumo de energia. Além de serem obtidos valores de concentração bem
inferiores – teor de sólidos solúveis em torno 40 g/100 g - aos obtidos por evaporação - teor
de sólidos solúveis 60–65 g/100 g (CASSANO et al., 2003).
A aquisição de sucos concentrados de frutas nacionais, embalados em garrafas de
vidro ou de plástico é popular devido ao armazenamento dos mesmos não requerer
refrigeração antes da sua utilização. Esta embalagem possibilita seu transporte e
comercialização em todo o território nacional, facilitando o consumo de sucos de frutas por
crianças e adultos brasileiros (SOARES et al., 2004).
11
1.5 Processos de separação por membranas
Membranas são barreiras seletivas ao transporte de matéria e energia permitindo o
fracionamento de uma mistura em função das diferentes taxas de permeação de seus
componentes através da membrana (MULDER, 1991).
Esta barreira pode ser natural ou sintética, homogênea ou heterogênea, e o transporte
pode ser ativo ou passivo, sendo que o passivo pode ser conduzido devido a uma diferença de
pressão, concentração, temperatura ou potencial elétrico (MULDER, 1991).
No processo de separação com membranas (Figura 4), a corrente de alimentação é
separada em duas outras correntes: o permeado e o retido – concentrado, conforme
esquematizado na Figura 1 (HABERT, BORGES e NOBREGA, 2006).
Figura 4. Esquema de um processo de separação por membranas.
O princípio envolvido está relacionado à presença de uma membrana separando duas
fases e o estabelecimento de condições que resultem na existência de uma força motriz para o
transporte de massa e energia através da membrana, do lado da alimentação para o lado do
permeado. O tipo de filtração pode ser do tipo clássico ou perpendicular onde a solução
permeia perpendicularmente a membrana formando uma única corrente de saída (dead end
filtration) e com isso os solutos e materiais em suspensão ficam retidos na superfície da
membrana. Na filtração tangencial, a alimentação escoa paralelamente à membrana
(Crossflow filtration) originando duas correntes, permeado e retido, e possibilitando que a
fração retida retorne ao tanque de alimentação, sendo recirculada (MULDER, 1991;
HABERT, BORGES & NOBREGA, 2006).
Os processos com membranas são realizados em condições amenas, utilizam
temperaturas baixas (4ºC a 50°C), especialmente quando operados em regime laminar, além
de minimizarem alterações nas características do líquido como seu pH ou força iônica
(CHERYAN, 1986).
Dentre os processos de membranas, os que mais se destacam são a osmose inversa
(OI), ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF), microfiltração (MF), eletrodiálise e pervaporação
(Quadro 4). A eficiência de uma membrana é determinada por dois parâmetros: seletividade e
permeabilidade. O fluxo é definido como o volume de permeado que atravessa a membrana
ao longo de um determinado tempo por unidade de área de membrana (MULDER, 1991).
Membrana
Alimentação
Permeado
Retido
12
Quadro 4. Processos de separação por membranas e suas aplicações
Fonte: HABERT , BORGES E NOBREGA, 2006
Em geral, os processos com membranas ocorrem à temperatura ambiente sem que haja
Processo Força motriz Material retido Material que
permeia
Aplicações
Microfiltração
(MF)
∆
P (0,5 - 2
atm)
Material em
suspensão,
bactérias. Massa
molar > 500kDa
(0,01µm)
Água e
sólidos
dissolvidos.
Esterilização
bacteriana,
clarificação de
vinhos e
cervejas;
concentração de
células,
oxigenação do
sangue.
Ultrafiltração
(UF)
∆
P (0,1 - 7
atm)
Colóides,
macromoléculas
. Massa molar >
5000 Da
Água
(solvente),
sais solúveis
de baixa
massa molar.
Fracionamento /
concentração de
proteínas,
recuperação de
pigmentos /
óleos.
Nanofiltração
(NF)
∆
P (5 - 25
atm)
Moléculas de
massa molar.
Média 500 <
MM < 2000 Da.
Água, sais e
moléculas de
baixa massa
molar.
Purificação de
enzimas,
biorreatores a
membrana.
Osmose inversa
(OI)
∆
P (15 - 80
atm)
Todo material
solúvel ou em
suspensão
Água
(solvente).
Dessalinização
de águas,
concentração de
suco de frutas,
desmineralizaçã
o de águas.
Diálise (D)
∆
C
Moléculas de
massa molar >
5000 Da.
Íons e
orgânicos de
baixa massa
molar.
Hemodiálise,
rim artificial,
recuperação de
NaOH.
Eletrodiálise
(ED)
∆
E
Macromoléculas
e compostos não
iônicos.
Íons. Concentração de
soluções salinas,
purificação de
águas.
Permeação de
gases (PG)
∆
P
⇒
∆
C
Gás menos
permeável.
Gás mais
permeável.
Recuperação de
hidrogênio,
separação CO
2
/
CH
4
,
fracionamento
do ar.
Pervaporação
(PV)
Pressão de
vapor
Líquido menos
permeável.
Líquido mais
permeável.
Desidratação de
álcoois,
eliminação de
VOC da água.
13
mudança de fase ou utilização de calor. Desta forma, permitem a manutenção das
propriedades sensoriais e nutricionais dos produtos, além de representar uma economia nos
custos energéticos envolvidos no processo. A introdução dos processos com membranas no
processamento de suco de frutas tropicais é bastante atrativa devido às características
específicas destes produtos em relação a aroma e sabor, além de importantes fatores
nutricionais.
Entretanto, estes processos apresentam algumas limitações como o fenômeno de
polarização da concentração, que ocorre quando há retenção dos solutos na superfície da
membrana dificultando a permeação do solvente e resultando na diminuição do fluxo
permeado. Este processo ocorre nos primeiros minutos de processo e é reversível. Como
conseqüência do declínio do fluxo permeado, pode ainda ser mencionada a incrustação
(fouling), que é resultante do entupimento dos poros da membrana e pode ser um fenômeno
irreversível dependendo da situação. Embora os processos de separação por membranas sejam
técnicas relativamente novas, já estão atualmente consolidados em vários setores produtivos,
por sua capacidade de operar à temperatura ambiente e com baixo consumo energético
(TODISCO, TALLARICO, & DRIOLI, 1998; WU, ZALL, & TZENG, 1990).
Especificamente, no processamento de alimentos, a microfiltração (MF), a
ultrafiltração (UF), a nanofiltração (NF) e a osmose inversa (OI) são os processos mais
utilizados (MULDER, 1991). A pervaporação vem sendo estudada para a recuperação de
aromas e mais recentemente, um novo processo, a evaporação osmótica (EO) vem sendo
estudada para concentração de sucos (JARIEL et al., 1996).
Embora a tecnologia de membranas já seja industrialmente utilizada, muitos estudos
disponíveis na literatura apresentam resultados obtidos em escala laboratorial e alguns são
relativos a processos desenvolvidos em equipamentos em escala piloto, o que é mais versátil
para fins industriais. Testes com equipamentos de pequena escala são o primeiro passo no
desenvolvimento de procedimentos de larga escala, no entanto, observações realizadas com
esses equipamentos podem gerar problemas durante o escalonamento (GIRAD &
FUKUMOTO, 2000).
1.5.1 Tipos e características de membranas
A membrana a ser utilizada na separação de compostos deve ser selecionada de acordo
com suas propriedades hidrofóbicas e hidrofílicas, resistência mecânica, química e térmica,
capacidade de esterilização, estabilidade dimensional e custo. Exemplos de materiais de
membranas são: acetato de celulose, nitrocelulose, poliamidas, poli(cloreto de vinila) e
acrilonitrila, polisulfonas, etc (MULDER, 1991).
As membranas podem apresentar diferentes morfologias, dependendo da sua
aplicação, e podem ser classificadas em duas categorias: densas e porosas e ambas podem se
apresentar como isotrópicas, quando apresentam as mesmas características morfológicas ao
longo da sua espessura ou anisotrópicas, quando não apresentam as mesmas características
morfológicas ao longo de sua espessura. Caracterizam-se por uma região superior muito fina
(aprox. 1 micra), mais fechada (com poros ou não), chamada de pele, suportada em uma
estrutura porosa. No caso das membranas anisotrópicas, pode-se classificá-las em integral,
quando ambas as regiões são constituídas por um único material, e composta, quando
diferentes materiais são empregados no preparo de cada região (HABERT, BORGES e
NOBREGA, 2006).
14
De acordo com Mulder (1991) as membranas podem ser de três tipos:
• Porosa – Os poros são mais largos do que o tamanho médio das moléculas a serem
permeadas; o solvente e as partículas de baixa massa molar passam através da membrana
enquanto solutos com tamanho maior do que os poros da membrana são retidos.
• Densa – Não há poros na membrana e o transporte ocorre através de sorção e difusão ativa.
• Compostas com pele densa – São membranas heterogêneas, consistindo em uma fina
camada de membrana densa (pele) posicionada em cima de um suporte poroso.
Industrialmente, as membranas são utilizadas em módulos permitindo o escoamento
adequado e uma alta relação de área de membrana por volume de equipamento. As
configurações dos módulos podem ser:
- Tubular – com feixes paralelos de tubos, com paredes rígidas, porosas ou perfuradas,
revestidas internamente pela membrana;
- Quadro e placas – placas delgadas recobertas em ambas as faces pela membrana e seladas
nas bordas para impedir vazamentos;
- Espiral – envoltório de membranas em torno de um espaçador, toda a membrana é enrolada
em torno do tubo;
- Fibras-ocas – são extremamente finas e de diâmetros reduzidos, possuem melhor
produtividade (maior área de membrana por unidade de volume).
Dos módulos apresentados o espiral e a fibra-oca são os mais utilizados (HABERT,
BORGES e NOBREGA, 2006).
1.5.2 Osmose Inversa
Os processos de concentração que evitam a utilização de altas temperaturas são
interessantes na preservação das características nutricionais e sensoriais de sucos de frutas.
A osmose é um processo de permeação onde o solvente passa através de uma
membrana semipermeável, da região de menor concentração para a região de maior
concentração de soluto. Com a aplicação de uma pressão maior do que a pressão osmótica no
lado da membrana onde o soluto está em maior concentração, o fluxo normal da água pode ser
invertido através da membrana, caracterizando assim a osmose inversa (MULDER, 1991).
Em soluções diluídas, a pressão osmótica é diretamente proporcional à temperatura e à
concentração do soluto, e inversamente proporcional à massa molar (MERLO, PEDERSEN &
ROSE, 1985). Em soluções alimentares complexas, a pressão osmótica é determinada
comumente pela medida da depressão do ponto de congelamento (MERLO, PEDERSEN &
ROSE, 1985).
A osmose inversa é utilizada quando solutos de baixa massa molar, tais como sais
inorgânicos ou pequenas moléculas orgânicas, têm que ser separadas do solvente. Neste
processo, são necessárias membranas densas e com boa resistência hidrodinâmica. Em função
da pressão osmótica do produto a ser concentrado, faz-se necessária a aplicação de um alto
gradiente de pressão como força motriz, que pode variar de 20 a 100 bar, para que o solvente
passe através da membrana (MULDER, 1991).
A osmose inversa permite a separação de água de sucos de frutas, sendo que o
aumento na pressão osmótica limita o teor de concentração do suco. Com isso, a osmose
inversa tem sido considerada como uma técnica de pré-concentração, permitindo valores de
15
concentração em torno de 30°Brix com uma pressão osmótica correspondente em torno de 50
bar (CASSANO et al., 2003).
O potencial de desenvolvimento da osmose inversa como uma técnica de
concentração, removendo a água de sucos de frutas, tem sido de interesse da indústria por uns
30 anos. As vantagens desse processo perante a evaporação tradicional são a redução do dano
térmico ao produto, aumento da retenção de aroma, redução do consumo de energia e menor
custo com equipamentos. A principal desvantagem é sua incapacidade de atingir a
concentração de produtos padrão produzidos por evaporação por causa da limitação da alta
pressão osmótica. Estudos têm mostrado que a concentração final de sucos de frutas é
limitada pelas membranas e equipamentos em torno de 25 – 30 Brix, com a maior eficiência
de fluxo e recuperação do soluto (GADEA, 1987; MEDINA & GARCIA, 1988; PAULSON,
WILSON, & SPATZ, 1985; PEPPER, 1990).
Compostos de aroma e outros constituintes como antocianinas, vitaminas, açúcares,
ácidos, cálcio, potássio, magnésio e fósforo são retidos por este processo. A limitação das
altas pressões osmóticas pode ser reversível pela concentração contínua por destilação por
membrana ou destilação osmótica (COUREL et al., 2000; HOGAN et al.,1998; KUNZ,
BENABILES & BEN-AIM, 1996).
Na osmose inversa, a pressão aplicada à membrana deve ser maior que a pressão
osmótica para que haja fluxo de solvente. Dessa forma, a osmose inversa requer altas pressões
e conseqüentemente fluxos mais baixos comparados com outros processos de filtração. Os
mecanismos envolvidos no transporte em membranas de osmose inversa ainda não foram
totalmente esclarecidos, no entanto vários modelos foram propostos para explicar a
seletividade das membranas para solutos em meios aquosos, envolvendo o mecanismo do
fluxo preferencial pela sorção-capilar (MATSUURA, BAXTER & SOURIRAJAN, 1973).
A característica polar dos solutos do suco pode ser descrita pela medida do poder
redutor do elétron (característica próton doadora) de um grupo substituinte na molécula polar.
Esse conceito é útil para interpretar a rejeição do soluto (ou permeação) baseada na
composição da solução no leito interfacial próximo a superfície da membrana (CUPERUS &
NIJHUIS, 1993).
Com membranas de acetato de celulose, um soluto com menor capacidade redutora
terá maior rejeição. Açúcares possuem uma capacidade redutora inferior aos ácidos e,
portanto, são retidos em maior quantidade no concentrado (CHUA et al., 1987). A rejeição
para membranas de osmose inversa é comumente avaliada com soluções de NaCl, e pode ser
de 99,7% ou até mais, para membranas densas (CUPERUS & NIJHUIS, 1993)
O fluxo permeado do solvente, J, pode ser calculado a partir da seguinte equação
fenomenológica (CHERYAN, 1986):
onde:
16
A é coeficiente de permeabilidade da membrana,
η é a viscosidade da alimentação,
∆P é a pressão aplicada à membrana,
∆π é a diferença da pressão osmótica da alimentação e do permeado (π
alimentação
–π
permeado)
O coeficiente de permeabilidade da membrana é proporcional à espessura da
membrana e a permeabilidade (P) pode ser expressa pela relação:
A permeabilidade é um parâmetro no qual estão embutidas as características da
membrana e do fluido que permeia através dela. Pode também ser escrita como:
sendo, Rm a resistência intrínseca da membrana, quando utilizada com água pura. Outros
termos de resistência podem ser adicionados tais como a resistência devida à polarização de
concentração e ao “fouling” (R
f
), similar ao conceito de resistências em série, amplamente
utilizado em transferência de calor ou em eletricidade.
Para uma alta retenção de membrana, a pressão osmótica do permeado, π
permeado
, tem
valores muito próximos de zero. Com a remoção do solvente, ∆π da alimentação aumenta e o
fluxo diminui.
A limitação da pressão aplicada à membrana no processo de osmose inversa faz com
que não se obtenha um alto teor de concentração visto que à medida que o produto é
concentrado há um aumento de sua pressão osmótica e esta entra em equilíbrio com a pressão
da bomba, fazendo com que não haja mais concentração (MULDER, 1991; HABERT,
BORGES, NOBREGA, 2006).
Durante a osmose inversa, o fluxo declina devido à polarização de concentração e ao
“fouling”, mudanças nas propriedades da alimentação e nas propriedades de membrana, como
a compactação e modificações da sua superfície (CHERYAN, 1986).
Polarização de concentração é resultado do acúmulo de solutos rejeitados na superfície
da membrana, sendo responsável pela queda de fluxo nos instantes iniciais da permeação. Os
solutos se difundem para a superfície por transporte convectivo. Um gradiente de
concentração desses solutos é formado com a passagem do solvente pela membrana. Um
17
equilíbrio ocorre quando alguns solutos se difundem da camada próxima a membrana para o
seio da alimentação. A polarização de concentração é um fenômeno dinâmico reversível
(MERLO, PEDERSEN & ROSE, 1985).
Em processos de osmose inversa, a mudança da pressão osmótica da alimentação e a
resistência da membrana são os principais fatores causadores do declínio do fluxo. O fluxo
pode ser regulado até um determinado ponto pela mudança dos parâmetros de operação
(pressão aplicada à membrana, concentração, temperatura, velocidade de circulação da
alimentação). Aumentando a pressão aplicada à membrana pode ocorrer um incremento no
fluxo. Por causa das altas pressões utilizadas na osmose inversa, podem ocorrer os fenômenos
de compactação nas membranas. Aumentando a velocidade de circulação, pode-se aumentar
também o fluxo, porque o incremento da ação de arraste pode minimizar o “fouling”. A
concentração a ser alcançada pode ser limitada pela pressão osmótica, solubilidade do soluto,
polarização de concentração, “fouling” e limites do sistema de bombeamento. A temperatura é
também um fator importante que afeta várias propriedades como a viscosidade, difusividade e
densidade (MERLO, PEDERSEN & ROSE, 1985).
Os processos de osmose inversa têm sido amplamente utilizados para a separação e
concentração de solutos em vários campos, tais como a indústria química e biomédica e no
processamento de alimentos e bebidas, bem como para o tratamento de água (HAJEEH &
CHAUDHURI, 2000; SONG, 2000).
A remoção de água no processo de osmose inversa é baseado na afinidade dos
componentes presentes nos sucos de frutas e na constituição da membrana (GIRAD &
FUKUMOTO, 2000)
O sucesso da osmose inversa na concentração de sucos de frutas depende da retenção
adequada de componentes do aroma e sabor, que podem permear através da membrana
(ÁLVARES, 1998). Merson e Morgan (1968) concluíram que o principal fator que interfere
na qualidade final do produto é a retenção dos componentes do aroma, pois estes afetam as
propriedades sensoriais, como o odor e sabor. A retenção destes componentes durante a
osmose inversa é função do tipo de membranas e das condições de operações.
1.5.3 Aplicações dos processos de separação por membranas na concentração de sucos
As indústrias de sucos desenvolveram um sistema complexo para a recuperação de
aromas perdidos durante a concentração térmica. Embora seja um processo cauteloso que
utiliza técnicas para produzir um suco concentrado de qualidade aceitável pelos
consumidores, ainda assim trata-se de um produto facilmente distinguível do suco fresco.
Muitos esforços têm sido dedicados para melhorar os métodos de concentração de sucos de
frutas, como o congelamento e os processos com membranas (ultrafiltração e osmose inversa)
(CHEN, SHAW, & PARISH, 1993; KOSEOGLU, LAWHON & LUSAS, 1990).
Com o conhecimento da preferência por parte dos consumidores por produtos de
sabor, aroma, aparência e sensação de sucos frescos, recentemente extraídos, cientistas e
fabricantes têm tentado desenvolver novas técnicas para a manutenção de tais características
nos sucos concentrados e nos reconstituídos (CHEN, SHAW, & PARISH, 1993;
KOSEOGLU, LAWHON& LUSAS, 1990).
Diversos trabalhos já foram realizados sobre a concentração de sucos de frutas por
membranas, incluindo maçã, pêra, grapefruit, kiwi, abacaxi, maracujá e tomate (BOWDEN &
18
ISAACS, 1989; BRADDOCK, NIKDEL, & NAGEL, 1988; MEDINA & GARCIA, 1988;
PALMIERI et al., 1990; PAULSON et al., 1985; SHEU & WILEY, 1983). Estes trabalhos
focaram principalmente na avaliação de diferentes membranas e no efeito das condições de
operação no fluxo permeado e nos compostos retidos do suco.
Uma equipe de pesquisadores de diversos países da Europa propôs uma abordagem
unificada de alguns processos de separação por membranas para a concentração de suco de
maçã. O método proposto incluiu a ultrafiltração, a osmose inversa e a pervaporação,
conforme apresentado na Figura 5 (ÁLVAREZ et al.,2000).
Estes autores relatam que os métodos tradicionais de clarificação de suco de maçã são
trabalhosos, longos e são operados em modo descontínuo. Eles acrescentam que o uso de
aditivos ao suco pode ocasionar um sabor residual. Além disso, os sólidos obtidos depois da
filtração, que contêm enzimas, não podem ser reutilizados e causam problemas de poluição. A
evaporação também ocasiona a degradação dos compostos de aroma do suco, perdas de aroma
importantes e alto consumo de energia. Desta forma, o processo proposto envolve as seguintes
operações para contornar os problemas apresentados: clarificação do suco de maçã utilizando
um reator enzimático com membrana; uma etapa de pré-concentração do suco por osmose
inversa; a recuperação e concentração dos compostos de aroma por pervaporação e finalmente
a concentração do produto até cerca de 72
0
Brix por evaporação convencional. Os objetivos de
cada etapa foram:
• Reator enzimático com membrana – obter a polpa e clarificar em uma única etapa,
aumentar a produção, prolongar a vida útil da enzima, reduzir custos de processo,
reduzir produção de resíduos, evitar o uso de aditivos, reduzir o tempo de operação;
• Osmose inversa – pré-concentrar o suco de maçã até 25°Brix, minimizar danos
térmicos, reduzir a perda de aroma devido à evaporação e o consumo de energia;
• Pervaporação – aumentar a qualidade sensorial do suco concentrado de maçã,
minimizar a perda de aroma pela evaporação, eliminar a degradação térmica de
produtos de aroma;
• Evaporação – alcançar a concentração final de 72
0
Brix.
19
Figura 5. Processo de membrana integrado para a produção de suco de maçã concentrado e
aroma de maçã.
Fonte: ÁLVAREZ et al., 2000.
A associação da osmose inversa com ultrafiltração na concentração de suco de laranja
foi estudada em escala semi-piloto, visando avaliar a utilização dessa tecnologia para
substituição parcial da evaporação. A pressão aplicada à membrana, ideal para o processo, foi
de 60 bar, uma vez que com ela foi possível reter maior quantidade de sólidos solúveis e
atingir o maior fator de concentração. A utilização do processo de ultrafiltração foi eficiente
na retenção de microrganismos e enzimas pectinolíticas e na produção de um permeado
clarificado, facilitando posteriormente o processo de osmose inversa. O retido pasteurizado
da ultrafiltração foi adicionado ao retido da osmose inversa e o produto obtido foi
caracterizado química, física e sensorialmente. As avaliações mostraram que o suco obtido
pela mistura das duas correntes retidas apresentou valores de defeito e de cor superiores ao do
suco original (SILVA, JARDINE, MATTA, 1998).
CASSANO et al. (2003) avaliaram a concentração de suco de cenoura e laranja pelo
processo de osmose inversa, com um pré-tratamento por ultrafiltração. O módulo utilizado foi
de configuração espiral, com membranas compostas de poliamida e área de permeação
nominal de 1,12 m², pressão variando de 1 a 69 bar, temperatura de operação variando de 0 a
45°C e pH de operação entre 3 e 10. Para o suco de cenoura, o processo foi conduzido a 25°C
e pressão de 25 bar. O fluxo permeado inicial foi de 12 L/hm², diminuindo para
aproximadamente 4 L/hm², correspondendo a um fator de redução volumétrica de 2,2.
Partindo de um suco clarificado com concentração de 6,3°Brix, obteve-se um suco
concentrado com teor de sólidos solúveis de 13,6 °brix. Para o suco clarificado de laranja, a
concentração inicial do suco foi de 12,9°Brix e obteve-se um suco pré-concentrado a 23°
Brix, a 20°C e 35 bar. O fluxo permeado inicial foi de 10 L/hm², sendo reduzido para 2
L/hm², correspondendo a um fator de redução volumétrica de 1,8.
CASSANO et al. (2003) verificaram que a pressão osmótica de suco de laranja
aumenta rapidamente com o aumento da concentração de açúcares (100 bar e 200 bar para
concentrações de 42ªBrix e 60°Brix, respectivamente). A concentração também resulta no
aumento na viscosidade. Estes fatores influenciam o processo de concentração por osmose
20
inversa e por isso, o processo não é conveniente do ponto de vista econômico, devendo, por
estas limitações, ser considerado uma técnica vantajosa como etapa de pré-concentração. Este
comportamento de aumento da pressão osmótica da viscosidade é semelhante a sucos
produzidos a partir de outras frutas, tais como o abacaxi.SÁ et al. (2003) concentraram suco
de abacaxi clarificado por tratamento enzimático e microfiltração tangencial, em um sistema
de osmose inversa com membranas compostas, em um módulo do tipo quadro e placas. O
processo foi conduzido a 25°C e 20 bar, 40 bar e 60 bar. Foram obtidos fatores de
concentração iguais a 2,1; 3,6 e 4,5, e teores de sólidos solúveis de 16,2º Brix; 26,3º Brix e
30,7ºBrix, respectivamente. Os experimentos a 60 bar apresentaram fluxo inicial médio de 52
L/hm
2
e tempo de processo 2,4 vezes menor do que o processo realizado a 20 bar (fluxo
inicial médio de 17 L/hm
2
) e 1,5 vezes menor do que os processos realizados a 40 bar (fluxo
inicial médio 36 L/hm
2
).
CIANCI et al. (2005) estudaram a concentração de suco de caju por osmose inversa,
submetendo o suco a um tratamento enzimático e posterior microfiltração. O experimento de
osmose inversa foi realizado em uma unidade de osmose inversa com configuração do tipo
quadro e placas, utilizando membranas planas compostas, a 60 bar e 35°C. O fluxo médio
permeado foi igual a 11 L/hm
2
. Partindo-se de um suco clarificado com 12°Brix foi obtido
um suco com 28,6°Brix, correspondendo a um aumento dos sólidos solúveis de 2,4 vezes.
JESUS et al. (2007), utilizando um sistema quadro e placas com membranas de
poliamida concentraram suco de laranja obtendo uma alta retenção de açúcar e vitamina C. O
processo foi conduzido em batelada a 60 bar, apresentando um fator de concentração
volumétrico de 5,8 e com suco concentrado a um teor de sólidos solúveis de 30ºBrix. O suco
de laranja concentrado por osmose inversa teve suas características de aroma mais
intensamente preservadas quando comparado com o suco concentrado por evaporação
térmica.
Embora a aplicação atual de membranas na concentração de suco de frutas possa ser
mais custosa que a evaporação, com a expansão do mercado mundial de sucos de frutas e a
demanda por produtos de qualidade, aplicações comercias dos processos com membranas,
principalmente em sistema integrado, se expandirão em futuro próximo. Entretanto, estudos
estão sendo direcionados para obtenção de membranas com alta seletividade e alta
permeabilidade, e ainda, “robustas” e estáveis para aplicações longas. Melhoramentos da
engenharia de processo, incluindo modelos de módulos e otimização das condições de
processo podem antecipar o uso desta tecnologia, aumentando o potencial de aplicação na
indústria de suco de frutas no futuro (JIAO, CASSANO & DRIOLI, 2004).
1.6 Avaliação Sensorial
A análise sensorial pode ser definida como sendo uma ferramenta científica usada para
medir, analisar e interpretar as reações às características dos alimentos e materiais como são
percebidos pelos órgãos da visão, olfação, tato e audição (AMERINE, PANGBORNE &
ROESSLER, 1965).
A análise sensorial é considerada um instrumento muito importante na indústria de
alimentos, pois contribui para a determinação da qualidade de um produto novo. Várias são as
aplicações dessa disciplina: seleção da matéria-prima; estudo de efeitos de processos
industriais; avaliação da qualidade das análises físicas e químicas; estudo da percepção
humana face aos atributos dos alimentos e determinação da reação do consumidor
(DUTCOSKY, 1996).
21
A avaliação sensorial baseia-se em técnicas que usam, fundamentalmente, as
percepções fisiológicas e psicológicas. Os cinco sentidos podem ser utilizados na avaliação. O
uso do olfato, paladar, visão, audição ou tato determina o atributo que se deseja avaliar: odor,
sabor, cor, ruído ou consistência (DUTCOSKY, 1996).
Cada um dos atributos sensoriais desenvolvidos é percebido através de mecanismos
fisiológicos diferenciados, mas que podem ser resumidos a uma mesma cadeia de sentidos.
Nessa cadeia, o alimento gera um estímulo o qual é percebido pelo órgão do sentido; a
sensibilização do órgão provoca uma sensação que é mediada até o cérebro; o cérebro percebe
que foi estimulado e traduz essa percepção em uma resposta verbal, o atributo sensorial
(CHARLES, 1982). A representação esquemática do desenvolvimento do atributo sensorial
está apresentada na Figura 6.
Figura 6. Percepção dos estímulos sensoriais. Fonte: BARBOSA, 2007
Na língua percebemos os quatro gostos fundamentais – salgado, doce, ácido e amargo.
As papilas, órgãos responsáveis pela percepção do gosto, não estão distribuídas
uniformemente sobre a língua. Os gostos básicos interagem e podem mascarar ou reforçar
outro. O sentido do tato fornece informação sobre a textura, forma ou figura, peso,
temperatura e consistência de um produto alimentício em dois níveis: na boca e na mão. As
sensações despertadas no manuseio do alimento complementam a informação que nos chega
pelo olho, e podem, às vezes, causar surpresa. Os receptores do tato da boca, localizados nos
lábios, bochechas, gengivas, língua e palato, são extremamente sensíveis (MEILGAARD,
CIVILLE & CARR, 1991).
O “flavor” é a sensação global da percepção do aroma, do gosto e do tato quando o
alimento ou bebida se encontra na boca. O conjunto dessas percepções torna o alimento
singular a outro. Incluem-se ainda, nessa sensação, a percepção de temperatura - calor/frio, de
textura - sólido/mole/crocante, o travar da língua – cica, a ardência - da pimenta, entre outros
(MEILGAARD, CIVILLE & CARR, 1991).
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Estímulo
⇒
⇒⇒
⇒
Sensação
⇒
⇒⇒
⇒
Percepção
⇒
⇒⇒
⇒
Resposta
22
2 MATERIAL E MÉTODOS
Todos os experimentos foram realizados na planta-piloto de operações unitárias da
Embrapa Agroindústria de Alimentos. O diagrama esquemático apresentado na Figura 7
resume as etapas envolvidas no processamento do suco de abacaxi, desde o despolpamento
até a sua concentração.
Figura 7. Diagrama do procedimento experimental para obtenção de suco de abacaxi
concentrado por osmose inversa.
2.1 Matéria-Prima
Foram utilizados 850 kg de abacaxi da cultivar Smooth Cayenne, adquiridos no
CEAGESP, mercado central situado no município de São Paulo, de frutos provenientes do
estado da Paraíba. As frutas apresentavam estágio de maturação de verde para maduro.
2.2 Despolpamento
Antes do despolpamento, as frutas que se apresentavam em estágio de decomposição
foram descartadas. Após a retirada da coroa, as frutas sadias selecionadas passaram por um
processo de lavagem e higienização por imersão numa solução de hipoclorito de sódio a 100
ppm por 15 min (Figura 8). As frutas foram então descascadas manualmente com auxílio de
facas de inox.
O despolpamento foi realizado em uma despolpadeira da marca Bonina 0,25 df com
peneira de 0,6 mm previamente sanificada com solução de hipoclorito de sódio a 0,01%.
O suco de abacaxi integral foi colocado em bombonas plásticas de 5 litros, e
armazenado em câmara de congelamento a -18°C, sendo retiradas à medida que foram sendo
utilizadas.
Abacaxi
Despolpamento
Centrifugação
Suco concentrado
Osmose Inversa
Permeado
23
Figura 8. Higienização do abacaxi antes do processo.
2.3 Centrifugação
Como um pré-tratamento à osmose inversa, foi introduzida uma etapa de
centrifugação do suco integral, imediatamente antes de cada processo de concentração. Esta
etapa se fez necessária para o ajuste do teor de sólidos em suspensão da matéria prima.
Foi utilizada uma centrifuga de cesto da marca International Equipment Company,
com velocidade de 4.000 rpm, equivalente a uma força de 2.529 G (Figura 9). Para que as
partículas em suspensão ficassem retidas, foi utilizado um cesto de malha com abertura de
150 µm.
Antes e após o processo de centrifugação, o equipamento era desmontado e suas peças
lavadas com detergente e água. Após esta lavagem, as peças eram sanitizadas com solução de
hipoclorito de sódio a 0,01%.
Figura 9. Centrifugação do suco de abacaxi.
24
2.4 Concentração por osmose inversa
O processo de concentração de suco de abacaxi foi avaliado em sistemas com duas
configurações diferentes: espiral (WGM) e quadro e placas (DSS, Dinamarca). Nos dois
módulos foram utilizadas membranas compostas com suporte poroso de Poli(sulfona) e a
camada seletiva constituída de Poli(amida), com rejeição nominal de 98% a uma solução de
0,25% de NaCl, em processo realizado a 25ºC e 42 Bar.
2.4.1 Permeabilidade hidráulica
A permeabilidade hidráulica das membranas foi determinada a partir da medida do
fluxo permeado de água sob diferentes pressões aplicadas à membrana e diferentes
temperaturas. O teste de permeabilidade foi realizado nos dois módulos.
O fluxo permeado (J) foi determinado de acordo com a equação abaixo, para cada
valor de pressão aplicada à membrana e sempre em triplicata:
t
A
V
J
∗
=
onde:
V= volume permeado num determinado tempo
t= tempo de permeação
A= área de permeação da membrana.
Após o inicio de cada processo era realizado um teste de permeabilidade hidráulica
para verificação da integridade e limpeza das membranas, isto é, avaliar se estas estavam
isentas de partículas e danos.
2.4.2 Permeabilidade ao suco
Semelhante ao procedimento para determinação da permeabilidade hidráulica, também
foram realizados testes para determinação da permeabilidade do suco de abacaxi previamente
centrifugado, nos dois módulos. Este teste teve como objetivo determinar o valor da pressão
equivalente ao fluxo limite e a influência da temperatura sobre este parâmetro.
2.4.3 Limpeza do equipamento
O procedimento de limpeza das membranas foi realizado sempre antes e após os
processamentos e consistia das seguintes etapas:
1. Enxágüe com água filtrada em excesso para a remoção do suco presente no volume morto
do sistema e de partículas sobre a superfície da membrana;
2. Lavagem com solução de hidróxido se sódio 0,5%, pH 10 a 45°C. Esta solução era deixada
circulando no sistema por aproximadamente 30 minutos;
25
3. Novo enxágüe com água filtrada.
Após cada processamento, o módulo quadro e placas era desmontado e as membranas
deixadas em água destilada e as placas de separação dos pares de membranas colocadas em
solução de cloro a 100 ppm, sendo devidamente enxaguadas antes de serem recolocadas no
sistema.
2.4.4 Módulo de configuração espiral – testes preliminares
O sistema espiral era constituído por dois módulos com área total de permeação de
1,4m² (Figura 10). O sistema continha um tanque de alimentação, manômetros e termômetros
para monitoramento da temperatura e pressão e um trocador de calor para controle da
temperatura de processo, conforme apresentado no diagrama da Figura 11.
Neste sistema, foram realizados dois testes preliminares de concentração sob as
mesmas condições (40 bar e 25°C), em regime de batelada alimentada, com adição de 1 litro
de suco para cada litro de permeado recolhido, com um total de 26 litros de suco de abacaxi
por operação. O fluxo permeado era avaliado a cada 15 minutos de processo, sempre em
triplicata. O processo foi realizado em duplicata e o resultado expresso pela média dos dois
processos.
Figura 10. Módulo de osmose inversa de configuração espiral.
Figura 11. Diagrama representativo do sistema com módulo de configuração espiral.
26
2.4.5 Módulo de configuração quadro e placas
Foram também realizados testes em um módulo de configuração do tipo quadros e
placas, modelo LAB UNIT M20 – DSS, Dinamarca, com área de permeação de 0,65 m²,
(Figura 12).
Este sistema é constituído por um tanque de alimentação, uma bomba de circulação
que permite uma vazão de circulação de 650 L/h, manômetros e válvulas, para controle e
monitoramento da pressão e uma linha de by pass para controle da vazão de circulação,
conforme diagrama apresentado na Figura 13.
Figura12. Módulo de osmose inversa de configuração quadro e placas.
Figura 13. Diagrama representativo do sistema com módulo de configuração quadro e placas.
2.4.5.1 Planejamento experimental
Esta etapa foi realizada somente no sistema quadro e placas e teve por objetivo definir
a melhor condição de temperatura e pressão para o processo de concentração do suco de
abacaxi.
27
Foi realizado um planejamento experimental fatorial completo 2², com triplicata no
ponto central para estimar o desvio padrão dos experimentos, totalizando sete ensaios, com o
objetivo de avaliar a influência da pressão e da temperatura, variáveis independentes, na
qualidade do produto final, variáveis dependentes, conforme apresentado na Tabela 1.
Os processos foram conduzidos em regime estacionário, onde as correntes de
permeado e retido retornavam ao tanque de alimentação sem que houvesse a concentração do
suco, por um período de duas horas. As pressões utilizadas foram de 20 bar, 40 bar e 60 bar e
as temperaturas de 20°C, 30°C e 40°C.
Tabela 1. Planejamento experimental dos testes de osmose inversa em regime estacionário.
Ensaio Pressão (bar) Temperatura (°C)
1 20 (-) 20 (-)
2 20 (-) 40 (+)
3 60 (-) 20 (-)
4 60 (-) 40 (+)
5 40 (0) 30 (0)
6 40 (0) 30 (0)
7 40 (0) 30 (0)
2.4.5.2 Processo de concentração
O processo de concentração no sistema quadro e placas foi realizado em regime de
batelada alimentada, isto é, com adição de 1 litro de suco a cada 1 litro de permeado recolhido
na condição definida a partir do planejamento experimental prévio. O fluxo permeado era
avaliado a cada 15 minutos de processo, sempre em triplicata, bem como o teor de sólidos
solúveis, com auxílio de um refratômetro de campo com escala entre 0 e 35°Brix. O processo
foi realizado em triplicata e o resultado expresso pela média dos três processos.
2.5 Métodos Analíticos
O suco integral, o suco centrifugado, o suco processado por duas horas em regime
estacionário e o suco concentrado foram avaliados por análises físicas e químicas.
O pH foi realizado por leitura direta em potenciômetro Metronal E – 120 utilizando
para calibração soluções tampão pH 4,0 e 7,0 da MERCK.
A acidez total titulável foi determinada por titulação, utilizando-se solução de
hidróxido de sódio 0,1 N e como indicador, fenolftaleína. O resultado foi expresso em
equivalente de ácido cítrico (AOAC, 2000 – 942.15).
28
O teor de sólidos solúveis totais foi determinado por meio da leitura direta em
refratômetro Bellingham + Stanley Limited Refratometer em escala °Brix, com correção para
20°C (AOAC, 2000 – 932.14).
Para a determinação do teor de sólidos totais a amostra foi seca em estufa a vácuo a
70°C até peso constante (AOAC, 2000 – 934.01).
O teor de umidade foi realizado através da diferença obtida entre a amostra inicial e o
peso da amostra seca em estufa a vácuo a 70°C até peso constante (AOAC, 2000 – 934.01).
O teor de compostos fenólicos totais foi realizado em espectrofotômetro
BIOSPECTRO SP 220, com leitura a 760 nm. Inicialmente, era realizada uma extração
utilizando-se uma mistura acetona-água a 70%. Para a reação colorimétrica utilizou-se o
reagente de Folin-Ciocalteu e carbonato de sódio a 7,5%. O resultado foi expresso em
equivalente de ácido gálico, como descrito por SINGLETON & ROSSI, 1965.
A análise instrumental de cor foi realizada por transmitância no S & M Colour
Computer modelo SM - 4 - CH da Suga, no sistema Hunter com abertura de 30mm de
diâmetro. Os parâmetros de cor medidos em relação à placa petri (L = 100,00; a = 0,02; b = -
0,03) foram: L = luminosidade (0 = preto e 100 = branco); a (-80 até zero = verde, do zero ao
+100 = vermelho); b (-100 até zero = azul, do zero ao +70 = amarelo); haze ( turbidez).
Foram realizadas quatro repetições, dispostas em placa de Petri com 0,5 cm de diâmetro e 2
cm de altura.
As análises de minerais foram realizadas através de mineralização por cinzas (AOAC,
2005 – 999.11) e a quantificação por ICP (Inductively Coupled Plasma) (AOAC, 2005 –
990.08).
Para extração dos voláteis das amostras utilizou a técnica de microextração em fase
sólida (SPME), em headspace com fibra Supelco divinilbenzeno-carboxen-PDMS
(DVB/CAR/PDMS). As análises foram realizadas no Laboratório de Cromatografia Gasosa
da Embrapa Agroindústria de Alimentos. As amostras de 1 g foram mantidas sob agitação por
1h, sem aquecimento, em placa de agitação marca Ika®. Para extração dos voláteis, a fibra foi
exposta à amostra em headspace por 15 minutos. A dessorção térmica dos voláteis foi
realizada diretamente no injetor do cromatógrafo gasoso por 3 minutos. A análise foi
realizada em cromatógrafo gasoso Agilent 6890N com detector de ionização de chama (DIC)
e coluna 5%-difenil-95%-dimetilpolisiloxano (HP5) 30m de comprimento, 0,32mm de
diâmetro interno e 0,25µm de espessura do filme. A programação de temperatura do forno foi
de 3 minutos a 40ºC, seguida de aquecimento até 240ºC a 3ºC/minutos, permanecendo por 10
minutos a 240ºC; as temperaturas do injetor e do detector foram 250ºC e 280ºC
respectivamente. O gás de arraste utilizado foi hidrogênio.
2.5.1 Análise Sensorial
A análise sensorial foi realizada em duas etapas. Primeiramente, realizou-se um teste
de preferência para definir qual a condição do processo de osmose inversa em regime
estacionário, ou seja, sem que houvesse concentração do suco, seria a melhor do ponto de
vista sensorial. Para que este teste fosse realizado, houve a necessidade de padronizar o suco
de abacaxi quanto à sua doçura e assim, um teste prévio para definição da doçura ideal foi
realizado, indicando qual quantidade de açúcar deveria ser adicionada ao suco.
29
O resultado do teste de preferência foi utilizado para a definição da temperatura e
pressão do processo de concentração do suco de abacaxi.
Na segunda etapa, o suco concentrado por osmose inversa foi comparado a três
amostras comerciais de suco de abacaxi concentrado através de teste de preferência. Nesta
etapa, foi necessário realizar um teste para definição da diluição ideal destes sucos, para que
os mesmos pudessem ser avaliados com o mesmo teor de sólidos solúveis.
Em todos os testes, as amostras foram apresentadas de forma monádica, em copos
plásticos descartáveis de 50 ml, codificados com números de três algarismos, à temperatura de
refrigeração. A ordem de apresentação das amostras foi balanceada segundo MacFIE et al.
(1989). Entre a avaliação de uma amostra e outra, ofereceu-se água ao provador para limpeza
do palato.
Todas as análises foram realizadas no Laboratório de Análise Sensorial e Instrumental
da Embrapa Agroindústria de Alimentos.
2.5.1.1 Teste de doçura ideal
Para a definição da doçura ideal, as amostras foram avaliadas por 80 consumidores de
suco de abacaxi não treinados (MEILGAARD, 1999)..
Foram adicionadas às amostras de suco de abacaxi cinco concentrações diferentes de
açúcar 0, 2, 4, 6 e 8%, fazendo com que o teor de sólidos solúveis, expresso em °Brix, fosse
de 10,3; 12,2; 14; 15,4 e 17, respectivamente.
A doçura ideal foi avaliada através de escala estruturada de nove pontos, variando de:
1 – pouco doce a 9 – muito doce.
2.5.1.2 Teste de diluição ideal
Nesta etapa, as amostras foram previamente avaliadas para a definição da diluição
ideal, ou seja, da quantidade de água que deveria ser adicionada ao suco, antes da sua
avaliação. Este teste foi realizado com 69 consumidores não treinados, segundo método
descrito por MEILGAARD (1999).
O suco concentrado foi diluído em 5 concentrações diferentes (5°Brix, 7°Brix, 9°Brix,
11°Brix e 13°Brix) e depois adicionado de açúcar na quantidade definida no teste de doçura
ideal realizado anteriormente.
A diluição ideal foi avaliada através de escala estruturada de nove pontos, variando de:
1 – muito ralo (fraco) a 9 – muito concentrado (forte).
2.5.1.3 Teste de preferência e intenção de compra
No teste de preferência e intenção de compra das amostras obtidas através do
planejamento experimental, as amostras de suco adoçadas foram avaliadas por 84 provadores
de suco de abacaxi não treinados, segundo método descrito por MEILGAARD (1999), sendo
servidas com teor de açúcar definido no teste de “doçura ideal” não necessitando ser diluídos.
Com o resultado do teste de diluição ideal, os sucos devidamente diluídos foram
adoçados e avaliados pelo teste de preferência e intenção de compra. É importante ressaltar
30
que as marcas comerciais de suco concentrado já continham açúcar e por isso, para a
comparação, o Brix final do suco teste, após adição de açúcar, foi medido e as marcas
comerciais diluídas até a mesma concentração.
As amostras do suco teste e dos comerciais reconstituídos foram avaliadas quanto à
aceitação global por 79 consumidores não treinados, segundo MEILGAARD (1999).
A preferência dos consumidores foi avaliada através de escala hedônica de nove
pontos, variando de: 1 – desgostei extremamente a 9 – gostei extremamente. A intenção de
compra foi investigada empregando escala estruturada de sete pontos, variando de 1 –
definitivamente não compraria a 7 – definitivamente compraria. As fichas utilizadas nestes
testes estão apresentadas no ANEXO B.
2.6 Análise estatística
Os resultados do planejamento experimental foram submetidos ao tratamento
estatístico para planejamento experimental (DOE) e análise de variância (ANOVA) no
software Statistica 7.0.
Os dados da preferência dos consumidores foram submetidos a análise de variância
(ANOVA), teste de Fisher e de médias, usando o software estatístico XLSTAT 7.5.
Os resultados das análises físico-químicos e instrumentais foram avaliados pela análise
de variância (ANOVA), teste de Tukey e de médias, usando o software estatístico XLSTAT
7.5.
31
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Despolpamento
Foram realizados três processos de despolpamento com diferentes quantidades de
frutos. Considerando o peso inicial dos frutos, o descarte dos frutos após a etapa de seleção, o
resíduo obtido (coroa, casca, etc.), o rendimento médio dos três processos foi de 32%.
3.2 Centrifugação
O processo de centrifugação foi realizado para padronizar o teor de sólidos em
suspensão do suco de abacaxi integral. Este procedimento também melhorou a eficiência do
processo de osmose inversa, pois o suco utilizado como alimentação apresentou uma menor
quantidade de partículas, que poderiam resultar na formação de uma barreira dinâmica sobre a
superfície da membrana, fazendo com que o fluxo diminuísse. A cada 12 litros de suco
adicionados ao cesto da centrifuga, aproximadamente 9 litros de suco centrifugado eram
recuperados, representando um rendimento de 75 %.
A comparação entre as características do suco integral e do suco centrifugado
evidenciou que os mesmos se apresentavam com valores semelhantes para os parâmetros
avaliados (Tabela 2).
Tabela 2. Análises físico-químicas dos sucos de abacaxi integral e centrifugado.
Análises Suco integral Suco centrifugado
PH
3,45 ± 0 3,48 ± 0,01
Acidez (mg/100g de ácido
Cítrico)
0,69
a
± 0 0,67
b
± 0,05
Teor de sólidos solúveis
(ºBrix)
11
a
± 0,1 10,6
a
± 0,4
Teor de sólidos totais
(g/100g)
11,1
a
± 0,02 10,9
a
± 0,56
Concentração de fenólicos
totais (mg de ác. Gálico
/100g)
89,1
a
± 0,1 91,2
a
± 2,6
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
Com exceção da acidez total, todos os demais parâmetros não apresentaram diferença
significativa (p<0,05) entre o suco integral e o centrifugado. Os valores de acidez dos sucos
apresentaram diferença significativa entre si.
Bonnas et al. (2003) avaliando abacaxi da cultivar Smooth cayenne observaram
valores médios de sólidos solúveis totais variando de 4,2 a10,4 °Brix.. Para os teores de
acidez total titulável, verificaram valores entre 0,45 a 0,89% expressos em ácido cítrico. Essa
variação pode ser atribuída ao grau de amadurecimento do abacaxi, que embora seja
32
normalmente definido pela coloração da casca, a qual apresentava boa uniformidade, é um
indicador que pode ser influenciado por outros fatores, tais como clima, tamanho dos frutos.
SUN et al. (2002) avaliaram o perfil de compostos fenólicos em diversas frutas, dentre
elas o abacaxi, e verificou um teor de 40 mg de ácido gálico por 100 gramas de fruta, sendo
este valor inferior ao encontrado no presente trabalho. Esta diferença pode ser decorrente dos
meios de cultivo e armazenamento do fruto. Além disso, diferenças na metodologia podem
gerar resultados discrepantes.
O suco centrifugado apresentou uma maior luminosidade e, conseqüentemente, menor
turbidez em relação ao suco integral, devido à remoção parcial dos sólidos em suspensão e,
provavelmente, à diminuição no teor de fibras, presente originalmente no suco integral. Em
relação aos parâmetros de cor, houve diferença significativa (p < 5%) entre as amostras. Para
o parâmetro de cor “a” os sucos apresentaram valores na faixa que determina a cor verde,
entretanto o suco integral apresentou maior intensidade. Já para o parâmetro de cor “b” , as
amostras apresentaram valores na faixa representativa da cor amarela, sendo que o suco
centrifugado apresentou a maior intensidade de amarelo (Tabela 3).
Tabela 3. Análise instrumental de cor dos sucos de abacaxi integral e centrifugado.
Análises Suco integral Suco centrifugado
Luminosidade (L) 22,71
a
± 0,09 40,4
b
± 7,7
a -3,59
a
± 0,05 -0,9
b
± 0,3
b 10,46
a
± 0,2 16,3
b
± 1,5
Turbidez (Haze) 95,83
a
± 0,2 83,88
b
± 5,2
L (0=preto e 100 = branco); a
r
(-80 até zero = verde, e do zero ao +100 = vermelho); b (-100 até zero
= azul, do zero ao +70 = amarelo).
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p > 0,05) entre si.
3.3 Processo de Osmose Inversa no Módulo Espiral
3.3.1 Permeabilidade
A permeabilidade da membrana, tanto para a água como para o suco de abacaxi, foi
determinada em diferentes condições de pressão e temperatura (Figura 14).
Foram realizados ensaios com água nas condições de 20 bar, 25 bar, 30 bar, 35 bar e
40 bar de pressão e 20°C, 25°C, 30°C e 35°C. Nota-se que, na condição de 40 bar de pressão
e 35°C, foi obtido o maior valor de fluxo permeado, 100 L/hm², enquanto que a 20 bar e 20°C
obteve-se o menor fluxo, 32 L/hm².
Observando-se o comportamento dos fluxos no teste anterior, decidiu-se testar apenas
as temperaturas de 20°C e 30°C na permeabilidade ao suco.
33
Como já era esperado, pode-se notar que o processo no qual o suco foi submetido a 40
bar e 30°C apresentou o maior valor de fluxo permeado, 35 L/hm², enquanto o processo
realizado à mesma pressão, porém a 20°C, obteve um fluxo menor, 25 L/hm².
Figura 14. Permeabilidade à água e ao suco de abacaxi centrifugado em módulo de osmose
inversa de configuração espiral.
Observou-se ainda que o fluxo limite, isto é, valor no qual o fluxo permeado torna-se
constante, independente do aumento da pressão aplicada à membrana, não foi atingido. Este
fato foi conseqüência de uma limitação do sistema, cuja pressão máxima de operação é 40
bar.
3.3.2 Processo de concentração
Os testes de concentração foram realizados a 20°C (próxima a ambiente) e 40 bar,
pressão máxima do sistema.
Foram utilizados 26 litros de suco de abacaxi previamente centrifugado, em regime de
batelada alimentada, com adição de 1 litro de suco para cada litro de permeado recolhido. Os
processos apresentaram um fluxo inicial médio de 20 L/hm² e um fluxo médio final de 2,5
L/hm², quando o processo foi então encerrado (Figura 15).
O fator de concentração volumétrico (FCV), definido como a relação entre o volume
de alimentação inicial (suco centrifugado) e o volume da fração retida pela membrana (suco
concentrado), foi igual a 2,5, correspondendo a um teor de sólidos solúveis de 24,5ºBrix para
o suco concentrado final.
34
Figura 15. Fluxo de permeado de suco de abacaxi em função do tempo de processamento.
Osmose inversa em módulo de configuração espiral.
Nota-se a queda do fluxo ao longo do processo, decorrente da concentração dos
sólidos presentes no suco, decorrente do aumento no teor das partículas de baixa e alta massa
molar, resultando no aumento da pressão osmótica do suco, e conseqüentemente, na
diminuição da força motriz, além do aumento da viscosidade do produto e da incrustação na
membrana.
Após cada processo, o suco centrifugado (utilizado como alimentação) e o suco
concentrado foram analisados em relação às suas propriedades físico-químicas (Tabela 4).
Tabela 4. Análises físico-químicas do suco de abacaxi centrifugado e concentrado por
osmose inversa no módulo espiral.
Análises Suco centrifugado Suco concentrado
PH 3,44 3,36
Acidez (mg/100g de ácido
cítrico)
0,79
± 0,01 1,70
± 0,09
Teor de sólidos solúveis
totais (°Brix)
11,10 ± 0,3 24,50 ± 1,15
Teor de sólidos totais
(g/100g)
11,13
± 0,32 24,75
± 1,09
Concentração de fenólicos
totais (mg de ác.
Gálico/100g)
35,07
± 2,63 89,3
± 4,72
Os teores de sólidos solúveis, sólidos totais e a acidez titulável do suco concentrado
aumentaram 2,2 vezes em relação aos sucos integral e centrifugado, ficando bem próximos do
fator de concentração volumétrico (FCV) obtido no processo. A concentração de compostos
fenólicos totais também aumentou proporcionalmente ao FCV, 2,5 vezes. A umidade do suco
diminuiu como era de se esperar, pois houve a remoção da água durante o processo de
concentração.
35
Em relação à avaliação instrumental de cor, a luminosidade do suco concentrado
diminuiu e a turbidez aumentou, conseqüência da concentração dos sólidos no suco após sua
concentração. Quanto aos parâmetros de cor, observou-se a manutenção em ambos os sucos
na faixa que caracteriza a cor vermelha (a
Hunter
), sendo que o suco centrifugado apresentou
maior intensidade desta cor. Os dois sucos apresentaram valores de b
Hunter
, dentro da faixa que
representa a cor amarela. O suco concentrado apresentou maior intensidade desta cor (Tabela
5).
Tabela 5. Análise instrumental de cor de suco de abacaxi centrifugado e concentrado no
módulo espiral.
Análises Suco centrifugado Suco concentrado
Luminosidade (L) 52,70
a
± 3,20 33,01
b
± 2,98
a 3,11
a
± 0,13 2,48
b
± 0,29
b 13,11
b
± 0,68 13,93
a
± 0,47
Turbidez (Haze) 77,62
c
± 1,42 91,63
b
± 1,91
L (0=preto e 100 = branco); a (-80 até zero = verde, e do zero ao +100 = vermelho); b (-100 até zero = azul, do
zero ao +70 = amarelo). * médias de dois processos e análises em triplicata cada.
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
3.4 Processos de Osmose Inversa em Módulo Quadro e Placas
3.4.1 Permeabilidade
Foram realizados ensaios de permeabilidade hidráulica e do suco nas temperaturas de
20ºC, 30ºC e 40ºC (Figura 16).
Pode ser observado que o fluxo permeado de água aumenta, tanto com o aumento da
pressão aplicada à membrana, como com o aumento da temperatura de processo. A relação
entre o fluxo permeado e a pressão é linear.
Além da pressão, a temperatura também é um fator importante para o aumento
do fluxo de permeado. O processo realizado à pressão de 60 bar e 40°C apresentou um fluxo
de 142 L/hm² enquanto o processo conduzido com a mesma pressão, mas a 20°C teve uma
redução no fluxo para 85 L/hm², 60% menor do que o obtido na maior temperatura.
Com o aumento da temperatura há diminuição da viscosidade do produto, aumento no
coeficiente de permeabilidade da membrana e aumento do coeficiente de difusividade da
solução, resultando no aumento do fluxo permeado (Álvares et al. 1998). Quanto menor o
valor de pressão aplicada pela bomba, menor a diferença entre a pressão osmótica do suco de
abacaxi, resultando na diminuição da força motriz total.
Após o teste de permeabilidade com água, foi avaliado o comportamento da membrana
com o suco de abacaxi, através do teste de permeabilidade ao suco. Novamente, os processos
realizados a pressões mais altas (60 bar) apresentaram os maiores valores de fluxo permeado,
36
a 40°C, 47 L/hm², enquanto os processos realizados a 30°C e 20ºC na mesma pressão
apresentaram fluxo permeado de 37 L/hm² e 25 L/hm², respectivamente.
Conforme esperado, a permeabilidade do suco foi sempre menor que a permeabilidade
da água nas mesmas condições de pressão e temperatura, pois o suco possui sólidos em
suspensão e solúveis, resultando em um maior valor de viscosidade e pressão osmótica, e no
menor fluxo permeado, pois este é função das características da membrana, do produto a ser
processado (viscosidade, teor de sólidos em suspensão e concentração) e da força motriz
aplicada à membrana.
Figura 16. Permeabilidade à água e ao suco de abacaxi centrifugado em módulo de osmose
inversa tipo quadro e placas.
Neste caso, o suco de abacaxi apresenta maior viscosidade que a água, pois possui
partículas de baixa e alta massa molar, o que também aumenta seu valor de pressão osmótica,
diminuindo o valor da força motriz.
Verifica-se também que, na faixa de pressão estudada, o fluxo limite, ou seja, o valor a
partir do qual o fluxo permeado torna-se constante e independente da pressão aplicada, não foi
atingido.
3.4.2 Planejamento experimental
Após a realização dos processos em regime estacionário, verificou-se que a condição
de 40ºC e 60 bar apresentou o maior fluxo permeado, aproximadamente 38 L/hm². Os
processos conduzidos a 20 bar apresentaram o menor fluxo, entre 10 e 13 L/hm²,
demonstrando a influência da força motriz no processo e os processos conduzidos à pressão
de 40 bar e 30ºC permaneceram com o fluxo semelhante ao conduzido em pressão de 60 bar a
20ºC, demonstrando a influência da temperatura nas características do fluxo de permeado
(Figura 17).
37
Figura 17. Fluxo de permeado de suco de abacaxi centrifugado em função da pressão e da
temperatura em regime estacionário.
Os resultados das análises para os sucos obtidos estão expressos na Tabela 6.
Não houve diferença significativa (p > 0,05) na qualidade físico-química das amostras
analisadas. Os gráficos de pareto apresentados no anexo A comprovam esta observação.
Tabela 6. Avaliação físico-química dos sucos de abacaxi centrifugado submetidos a
diferentes condições de pressão e temperatura no sistema de osmose inversa em regime
estacionário.
Análises
20 bar 60 bar 40 bar
20°C 40°C
20°C 40°C 30°C 30°C 30°C
PH
3,46
± 0,01
3,46
± 0,01
3,45
± 0,01
3,46
± 0,01
3,44
± 0,01
3,46
± 0,01
3,45
± 0,01
Acidez
(mg/100g de ácido
cítrico)
0,68ª
± 0
0,72ª
± 0,07
0,75ª
± 0,06
0,72ª
± 0,03
0,66ª
± 0
0,75ª
± 0,04
0,66ª
± 0,04
Teor de sólidos
solúveis totais (ºBrix)
12,3ª
± 0
12ª
± 0
1
2,6ª
± 0,06
12,4ª
± 0,06
11,9ª
± 0,06
12,6ª
± 0,06
11,6ª
± 0
Concentração de
fenólicos totais (mg
de ác. Gálico /100g)
86,6ª
± 2,8
85,6ª
± 1,4
84,3ª
± 2,9
77,3ª
± 2,1
81,1ª
± 4,6
84,8ª
± 0,7
81,4ª
± 1,6
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
38
3.5 Análise Sensorial (Planejamento Experimental)
3.5.1 Definição da doçura ideal
Após a obtenção dos resultados foram calculadas as médias das notas de cada amostra
(Tabela 7), sendo então elaborado um gráfico relacionando as concentrações de açúcar
utilizadas e as médias das notas obtidas (Figura 18).
Tabela 7. Média de notas para teste de doçura ideal.
Considerando a equação da reta, resultante dos dados na Figura 18 e levando em
consideração que a doçura ideal do suco é determinada pela nota 5 (y=5), em uma escala de 1
a 9, a concentração ideal de açúcar foi de 0,036 g/mL, ou seja, deveria ser adicionado 36 g de
sacarose por litro de suco para ser servido aos consumidores no teste de preferência.
Figura 18. Determinação da doçura ideal em suco de abacaxi.
Amostra % de açúcar Média de notas °Brix
1 0 3,11 ± 1,66 10,3
2 2 4,46 ± 1,91 12,2
3 4 5,36 ± 1,91 14
4 6 6,13 ± 1,84 15,4
5 8 6,86 ± 1,76 17
39
3.5.2 Teste de preferência
Na Tabela 8 estão apresentados os resultados do teste de preferência das amostras
obtidas no planejamento experimental.
Observa-se que a amostra de número 3 apresentou a maior nota, 5,9, sendo a preferida
pelos consumidores. Mas, após a comparação das notas através do teste de Tukey, verificou-
se que a amostra 3 (60 bar / 20°C) não diferiu estatisticamente das amostras 1 (20 bar / 20°C),
5 (40 bar / 30°C) e 6 (40 bar / 30°C), no entanto foi diferente (p < 0,05) da amostra 7, que foi
obtidas nas mesmas condições das amostras 5 e 6.
O aumento no valor de pressão do processo pode resultar em um aumento no fluxo de
permeado, redução no tempo de processo e menores perdas dos compostos de aroma
atribuídas à volatilização e adesão à membrana (JIAO, CASSANO & DRIOLI, 2004).
Entretanto, com o aumento da temperatura pode haver perdas nestes compostos de aroma,
pois são muitas vezes termosensíveis.
Tabela 8. Resultados do teste de preferência do planejamento experimental.
Letras iguais na mesma coluna não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
Verifica-se também que as amostras de suco processadas a 40°C obtiveram as menores
médias no teste de preferência, evidenciando que a utilização de temperaturas mais elevadas
pode ter prejudicado sensorialmente o suco de abacaxi.
No teste de intenção de compra dos produtos, conforme esperado, a amostra 3, que
obteve a melhor média no teste de preferência, também obteve a maior nota para a intenção de
compra dos consumidores (Tabela 9).
A amostra 3, entretanto, não apresentou diferença significativa em relação às amostras
1, 5, 6 e 7. Novamente, as amostras processadas na maior temperatura (40°C) obtiveram as
menores notas em relação aos outros processos.
Processo Média
1. 20 bar / 20°C 5,36
abc
± 2,29
2. 20 bar / 40°C 4,44
d
± 2,46
3. 60 bar / 20°C 5,98
a
± 2,18
4. 60 bar / 40°C 4,87
cd
± 2,29
5. 40 bar / 30°C 5,4
abc
± 2,41
6. 40 bar / 30°C 5,82
ab
± 2,04
7. 40 bar / 30°C 5,08
bcd
± 2,25
40
Tabela 9. Resultado do teste de intenção de compra do planejamento experimental.
Letras iguais na mesma coluna não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
No anexo C estão apresentadas as principais características do público que participou
da avaliação sensorial. Estas informações foram obtidas a partir de um rápido questionário
aplicado antes do teste, para que fosse possível classificar os provadores segundo suas
características sociais.
Apesar de não haver diferença entre as amostras 1, 3, 5, 6 e 7, a condição de 60 bar e
20°C (amostra 3) foi selecionada para a realização dos testes de concentração por osmose
inversa, pois como a pressão aplicada à membrana tem influência sobre o valor do fluxo, as
pressões de 20 e 40 bar apresentariam fluxos mais baixos que a pressão de 60 bar. Além disso,
o aumento no valor de pressão do processo pode resultar em uma redução no tempo de
processo e menores perdas dos compostos de aroma atribuídas à volatilização e adesão à
membrana (JIAO, CASSANO & DRIOLI, 2004). Entretanto, com o aumento da temperatura
pode haver perdas nestes compostos de aroma, pois são muitas vezes termosensíveis.
3.6 Processo de concentração por osmose inversa no módulo quadro e placas.
Em função dos resultados dos testes de preferência e intenção de compra, o processo
de concentração do suco de abacaxi foi realizado a 60 bar e 20°C.
Durante o processo de concentração, verificou-se um fluxo médio inicial de 17 L/hm²
e final de 3,2 L/hm² Houve uma queda acentuada no fluxo permeado inicial devido à
polarização de concentração, conseqüência do material retido na superfície da membrana, que
forma uma barreira dinâmica, dificultando a transferência de massa através da mesma.
Os processos duraram entre 180 e 220 minutos, sendo interrompidos ao verificar-se
que não havia mais fluxo permeado. Esse comportamento deve-se ao fato do aumento na
quantidade de partículas de baixa massa molar, como os ácidos, fazer com que a pressão
osmótica do suco aumente, e acabe se igualando à pressão aplicada à membrana, anulando a
ação da força motriz.
Na Figura 19 observa-se o declínio do fluxo permeado ao longo do processo. Nos
primeiros minutos, ocorre o fenômeno de polarização de concentração, conseqüência do
acúmulo de material na superfície da membrana, fazendo com que haja uma queda brusca do
fluxo nos instantes iniciais do processo. Posteriormente, outro fenômeno, conhecido como
incrustação ou fouling faz com que a passagem do solvente através da membrana seja
Processo Média
1. 20 bar / 20°C 4,23
ab
± 2,02
2. 20 bar / 40°C 3,44
c
± 2,11
3. 60 bar / 20°C 4,75
a
± 1,96
4. 60 bar / 40°C 3,77
bc
± 2,07
5. 40 bar / 30°C 4,26
ab
± 2,07
6. 40 bar / 30°C 4,51
a
± 1,92
7. 40 bar / 30°C 4,12
ab
± 1,98
41
dificultada fazendo com que o fluxo continue a diminuir. O fluxo também é afetado pelo
aumento da pressão osmótica do suco, cujo valor se aproxima da pressão aplicada, resultando
na diminuição da força motriz total. A viscosidade também tem influência na queda do fluxo
permeado, pois quanto maior a viscosidade do produto, menor a sua permeabilidade na
membrana.
Ao longo dos processos foi também verificado o grau de concentração do suco pela
determinação do teor de sólidos solúveis do suco no tanque de alimentação (Figura 21).
Figura 19. Fluxo de permeado e grau de concentração de suco de abacaxi centrifugado em
função do tempo de processamento. Osmose inversa em módulo de configuração quadro e
placas.
A concentração do suco apresentou comportamento semelhante nos três processos
realizados, atingindo valores de concentração muito próximos. O fator de concentração
volumétrico foi igual a 2,9, correspondendo a um teor médio de sólidos solúveis de 31,2ºBrix.
SÁ et al. (2003), avaliaram a concentração de suco de abacaxi por osmose inversa,
entretanto, utilizaram uma etapa de hidrólise enzimática associada à microfiltração, como pré-
tratamento para a clarificação do suco. Eles observaram um fluxo inicial de 51 L/hm² quando
o suco foi concentrado em condições de 60 bar e 25°C, e obtiveram um fator de concentração
de 4,5. Suco clarificado, com teor de sólidos solúveis totais de 8,4°Brix, foi concentrado a
30,7 °Brix. A diferença entre os valores de fluxo inicial obtidos por Sá e colaboradores e no
presente trabalho está relacionada às características da alimentação. O suco clarificado por
microfiltração, ao contrário do suco centrifugado, apresentava-se isento de sólidos em
suspensão o que pode ter diminuído a influência da polarização de concentração e da
incrustação.
42
Por possuir menor teor de sólidos solúveis, o fator de redução volumétrica do processo
foi superior ao processo conduzido com o suco centrifugado, pois este partiu de um teor de
sólidos solúveis de aproximadamente 11°Brix. É importante ressaltar que o teor de
concentração atingido foi o mesmo nos dois estudos, verificando assim a influência da
pressão osmótica do suco no processo de osmose inversa, sugerindo que este fator teve a
maior influência para a interrupção do processo.
O suco centrifugado (utilizado como alimentação) e o suco concentrado foram
analisados ao final de cada processo (Tabela 10).
Verificou-se um aumento de 2,9 vezes para os parâmetros de sólidos solúveis, sólidos
totais e acidez total, no suco concentrado, quando comparado ao suco original, sendo este
aumento proporcional ao fator de concentração obtido durante o processo.
Entretanto, para o teor de compostos fenólicos o aumento foi de 2,6 vezes, inferior ao
fator de concentração do processo, certamente conseqüência da oxigenação do produto ao
longo do processo, devido à recirculação no sistema. Esta perda pode ser evitada
industrialmente através da utilização de um gás inerte, como o nitrogênio, que diminuiria a
oxigenação do produto e a oxidação de substâncias antioxidantes, como os compostos
fenólicos.
Tabela 10. Análises físico-químicas do suco de abacaxi centrifugado e concentrado por
osmose inversa no módulo quadro e placas.
Análises
Suco
centrifugado
Suco concentrado Permeado
PH 3,48 ± 0,01 3,36 ± 0,01 4,42 ± 0,09
Acidez
(mg/100g de ácido
Cítrico)
0,67 ± 0,05 1,94 ± 0,05 0,01 ± 0
Teor de sólidos
solúveis (ºBrix)
10,6 ± 0,4 31,2 ± 0,6 0,1 ± 0,01
Teor de sólidos totais
(g/100g)
10,96
± 0,56 32,51
± 0,56 -
Concentração de
fenólicos totais (mg
de ác. Gálico /100g)
91,19 ± 2,6 242,4 ± 11,1 -
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
Houve uma diminuição da luminosidade e um aumento da turbidez no suco
concentrado, quando comparado à alimentação. Quanto aos parâmetros de cor, observou-se
que os dois sucos se apresentaram na faixa de cor “a” que caracteriza a cor verde com o suco
centrifugado apresentando menor intensidade para esta cor e na faixa de cor “b” que
caracteriza a cor amarela. O suco concentrado apresentou menor intensidade da cor amarela,
indicando algum processo de escurecimento (Tabela 11).
43
Tabela 11. Análise instrumental de cor de suco de abacaxi centrifugado e concentrado por
módulo quadro e placas.
Análises Suco centrifugado Suco Concentrado
Luminosidade (L) 40,4
a
± 7,7 25,1
b
± 2,7
a -0,7
a
± 0,3 -0,9
a
± 0,5
b 16,3
a
± 1,5 13,1
a
± 1,7
Turbidez (Haze) 83,88
b
± 5,2 94,6
a
± 2,2
L (0=preto e 100 = branco); a (-80 até zero = verde, e do zero ao +100 = vermelho); b (-100 até zero = azul, do
zero ao +70 = amarelo). * médias de três processos e análises em triplicata cada.
Letras iguais na mesma linha não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
Foram realizadas análises da composição de minerais presentes nos sucos centrifugado
e concentrado (Tabela 12).
Tabela 12. Análises de minerais do suco de abacaxi centrifugado e do suco concentrado.
Análises Suco centrifugado Suco Concentrado
Magnésio (g/100g) 8,5 ± 0,22 25,4 ± 0,79
Fósforo (g/100g) 6,2 ± 0,1 19,2 ± 1,5
Potássio (g/100g) 92,9 ± 2,5 281,3 ± 11,1
Cálcio (g/100g) 8,7 ± 0,3 27,1 ± 1,2
Manganês (g/100g) 0,1 ± 0 0,5 ± 0
Ferro (g/100g) 0,1 ± 0 0,4 ± 0
Cobre (g/100g) 0,1 ± 0 0,4 ± 0,1
Zinco (g/100g) 0,1 ± 0 0,5 ± 0
Os resultados obtidos para os teores de magnésio, fósforo, potássio e cálcio no suco
concentrado apresentaram um aumento de três vezes em relação à alimentação. Os teores de
ferro e cobre apresentaram aumento de quatro vezes e os de manganês e zinco apresentaram
um aumento de cinco vezes. Deve ser ressaltado que o teor de minerais do suco concentrado
foi semelhante e mesmo superior ao fator de concentração volumétrico do processo.
44
3.7 Análise Sensorial (Processo de Concentração)
3.7.1 Teste de diluição ideal
Foi elaborado um gráfico correlacionando as médias das notas obtidas por amostra
(Tabela 13) e as diluições aplicadas (Figura 20). Considerando a equação obtida a partir da
reta, resultante dos dados da Figura 20 e levando em consideração que a diluição ideal do
suco é determinada pela nota 5 (y=5), em uma escala de 1 a 9, verificou-se que o suco
concentrado de abacaxi deveria ser diluído a um teor de sólidos solúveis de 10,3 °Brix.
Tabela 13. Notas médias para teste de diluição ideal de suco concentrado por osmose inversa
em módulo quadro e placas
Amostra Diluição (° brix) Nota média
1
5 2,0 ± 1,29
2
7 3,9 ± 1,83
3
9 4,6 ± 1,43
4
11 5,4 ± 1,58
5
13 5,9 ± 1,82
Figura 20. Determinação da diluição ideal em suco de abacaxi concentrado por osmose
inversa em módulo de configuração quadro e placas.
Antes da diluição do suco, adicionou-se 36 g de sacarose por litro de suco, obtendo-se
assim um suco com 14° brix sendo diluídas ao teor de sólidos determinado pelo teste de
diluição ideal. Com isso as amostras de suco comercial, que já são adoçadas, foram diluídas
até se igualarem ao teor de sólidos do suco concentrado por osmose inversa.
3.7.2 Teste de preferência e intenção de compra
A Tabela 14 apresenta o resultado do teste de preferência para o suco de abacaxi
concentrado.
45
Tabela 14. Resultado do teste de preferência entre suco concentrado por osmose inversa e três
marcas comerciais.
Amostra Média Desvio padrão
Concentrado por osmose
inversa
5,709
a
2,27
Comercial 1 4,608
bc
2,53
Comercial 2 4,937
b
2,55
Comercial 3 4,051
c
2,21
Resumo das comparações pareadas para AMOSTRA (Fisher (LSD)):
Letras iguais na mesma coluna não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
Para o teste de preferência do consumidor, o suco concentrado por osmose inversa
obteve a maior nota média, 5,7, quando comparado às amostras comercias 1, 2 e 3, notas 4,6,
4,9 e 4,0, respectivamente. Após a realização dos testes de Anova e Fisher, verificou-se que a
diferença entre as notas recebidas pelo suco concentrado por osmose inversa e das marcas
comerciais foi significativa em nível de 5%. A Tabela 15 apresenta o resultado do teste de
intenção de compra pra o suco de abacaxi concentrado.
Tabela 15. Resultado do teste de intenção de compra entre suco concentrado por osmose
inversa e três marcas comerciais.
Amostra Média Desvio padrão
Concentrado por osmose
inversa
4,48
a
1,99
Comercial 1 3,38
b
2,13
Comercial 2 3,66
b
2,13
Comercial 3 3,17
b
1,95
Resumo das comparações pareadas para AMOSTRA (Fisher (LSD)):
Letras iguais na mesma coluna não diferem significativamente (p>0,05) entre si.
O teste de intenção de compra, assim como no teste de preferência do consumidor,
apresentou o mesmo comportamento com notas 4,4, para o suco concentrado por osmose
inversa e 3,3, 3,6 e 3,1 para as amostras comerciais 1, 2 e 3, respectivamente O suco
concentrado por osmose inversa e os comerciais diferiram entre si (p<0,05), segundo os testes
de Anova e Fisher.
46
3.8 Análise cromatográfica
Na Figura 21 encontram-se dispostos os cromatogramas da fração volátil de amostras
do suco de abacaxi centrifugado e do suco de abacaxi concentrado pelo processo de osmose
inversa.
Através da avaliação dos cromatogramas pode-se constatar que ocorreram diferenças
entre os perfis cromatográficos dos dois sucos de abacaxi, o centrifugado e o concentrado.
Para alguns picos observou-se uma maior intensidade de substâncias no suco concentrado por
osmose inversa, isso demonstrou que o processo promoveu a concentração de compostos
voláteis, responsáveis pelo aroma, do suco de abacaxi. Com a concentração houve o
aparecimento de picos para o suco concentrado que não foram observados no suco
centrifugado.
Figura 21. Cromatograma do suco centrifugado e do suco concentrado a partir de HS-SPME-
CG-DIC em coluna HP5.
47
4 CONCLUSÕES
Para o processo de concentração por osmose inversa no módulo quadro e placas, as
amostras processadas em regime estacionário a diferentes condições de pressão e temperatura
não apresentaram diferença significativa quanto aos parâmetros físico-químicos, entretanto
houve diferença significativa na qualidade sensorial, sendo a condição de 60 bar e 20°C a
preferida pelos consumidores que participaram do teste de preferência, sendo então esta
definida como a melhor condição para o processo de concentração.
O processo de concentração por osmose inversa resultou na concentração do suco de
abacaxi previamente centrifugado de 11ºBrix a 31,2ºBrix, correspondendo a um fator de
concentração volumétrica de 2,9. As propriedades físico-químicas aumentaram
proporcionalmente ao fator de concentração volumétrica, isto é, o aumento dessas
características foi semelhante à redução na diluição do suco.
O suco tratado apenas pelo processo de centrifugação, apresentando-se o mais
próximo possível do suco integral, teve a mesma capacidade de concentração que um suco
clarificado por microfiltração.
Os testes de preferência e intenção de compra mostraram que o suco concentrado por
osmose inversa foi o preferido pelos consumidores, quando comparado a três marcas de sucos
de abacaxi concentrados comerciais.
Os compostos de aroma foram concentrados após o processo, havendo detecção de
novos picos não detectados no suco centrifugado.
Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a osmose inversa foi eficaz no
processamento do suco de abacaxi centrifugado, podendo ser indicado para a etapa de pré-
concentração do suco, com garantia da manutenção da sua qualidade físico-química e
sensorial.
48
5 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
• Avaliar o perfil qualitativo e quantitativo dos compostos de aroma do suco de abacaxi em
função da temperatura utilizada no processo de concentração por osmose inversa;
• Avaliar a relação entre alterações na cor e a concentração de compostos fenólicos durante a
concentração do suco;
• Estudar a viabilidade técnica da concentração de suco de abacaxi pelo acoplamento do
processo de osmose inversa e evaporação osmótica.
49
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• ALVAREZ, S.; RIERA, F. A.; ALVAREZ, R.; COCA, J.. Permeation of apple aroma
compounds in reverse osmosis. Separation and Purification Technology, v. 14, pp. 209 –
220, 1998.
• ALVAREZ, S.; RIERA, F.A.; ALVAREZ, R.; COCA, J.; CUPERUS, F.P.; BOUWER,
S.T.; BOSWINKEL, G.; VAN GERMET, R.W.; VELDSINK, J.W.; GIORNO, L.;
DONATO, L.; TODISCO, S.; DRIOLI, E.; OLSSON, J.; TRAGARDH, G.; GAETA, S.N.;
PANYOR, L.. A new integrated membrane process for producing clarified apple juice aroma
concentrate. Journal of Food Engineering, v.46, pp.109 – 125, 2000.
• AMERINE, M.A.; PANGBORNE, R.M. & ROESSLER, E.B. Principles of sensory
evaluation of food. New York: Academic Press, 1965. 802p
• AOAC. American Official of Analytical Chemists. Official methods of analysis of AOAC
International. 17
.
ed. Washington, 2000.
• AOAC. American Official of Analytical Chemists. Official methods of analysis of AOAC
International. 17
.
ed. Washington, 2005.
• BARBOSA, A.B..Aplicação de leveduras não-Saccharomyces isoladas de jaca
(Arthocarpus heterophyllus Lam) no processo de elaboração de vinho tinto cv Cabernet
Sauvignon. Rio de Janeiro: Instituto de Química, UFRJ, 2006. p.112. Dissertação de
mestrado.
• BARTOLOMÉ, A. P.; RUPÉREZ, P.; FÚSTER, C.. Pineapple fruit: morphological
characteristics, chemical composition and sensory analysis of Red Spanish and Smooth
Cayenne cultivars. Food Chemistry, v.53, pp.75 – 79, 1995.
• BONNAS, D. S.; CHITARRA, A. B.; PRADO, M. E. T.; JÚNIOR, D. T.. Qualidade do
abacaxi cv smooth cayenne minimamente processado. Revista Brasileira de Fruticultura,
Jaboticabal - SP, v. 25, n. 2, pp. 206 – 209, Agosto 2003.
• BOTREL, N. Tecnologia pré e pós-colheita do abacaxi. On-line. Disponível em:
<http://www.ctaa.embrapa.br/ped/171999209.htm>. Aceso em: 20 set.2006.
• BOWDEN, R. P; ISAACS, A. R.. Concentration of pineapple juice by reverse osmosis.
Food Australia, v.41, n.7, pp.850 – 851, 1989.
50
• BRADDOCK, R. J.; NIKDEL, S. & NAGY, S. Composition of some organic and
inorganic compounds in reverse osmosis-concentrated citrus juices. Journal of Food Science,
v.53, n.2, pp.508–512, 1988.
• BRASIL. MAPA, Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Instrução
Normativa nº 1, de 07 de Janeiro de 2000. Fixação dos padrões de identidade e qualidade
para sucos de frutas. Brasília.
• BRASIL. MAPA, Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Instrução
Normativa nº 12, de 12 de Setembro de 2003. Fixação dos Padrões de identidade e
qualidade de sucos tropicais e néctares. Brasília
• CAMARA, M.; DIEZ, C.; TORIJA, E..Chemical characterization of pineapple juices and
nectars. Principal components analysis. Food Chemistry, v.54, pp.93 – 100, 1995.
• CASSANO, A.; DRIOLI, E.; GALAVERNA, G., MARCHELLI, R.; DI SILVESTRO, G.;
CAGNASSO, P. Clarification and concentration of citrus and carrot juices by integrated
membrane processes. Journal of Food Engineering, v. 57, pp.153 – 163, 2003
• CHARLES, H.. Food Science. 2nd Edition. Rio de Janeiro: Prentice-Hall do Brasil, 1982.
564p.
• CHEN, C. S.; SHAW, P. E.; PARISH, M. E.. Orange and tangerine juices. In S. Nagy, C.
S. Chen, & P. E. Shaw (Eds.), Fruit juice processing technology (pp. 110–165).
Auburndale: AgScience, 1993.
• CHERYAN, M., Ultrafiltration Handbook. Technomic Publishing Co. Ltd., Lancaster,
PA, 1986.
• CHUA, H.; RAO, M. A.; ACREE, T. E.; CUNNINGHAM, D. G.. Reverse osmosis
concentration of apple juice: flux and flavor retention by cellulose acetate and polyamide
membranes. Journal of Food Process Engineering, v.9, pp. 231 – 245, 1987.
• CIANCI, F. C.; SILVA, L. F. M.; CABRAL, L. M. C.; MATTA, V. M.. Clarificação e
concentração de suco de caju por processos com membranas. Revista de ciência e tecnologia
de alimentos, 25(3), pp. 579 – 583, jul/set, 2005.
• COUREL, M.; DORNIER, M.; HERRY, J. M.; RIOS, G. M.; REYNES, M.. Effect of
operating conditions on water transport during the concentration of sucrose solutions by
osmotic distillation. Journal of Membrane Science, v.170, pp.281 – 289, 2000.
51
• CUNHA, G. A. P.; CABRAL, J. R. S.; SOUZA, L. F. S.. O abacaxizeiro: cultivo,
agroindústria e economia. Brasília: Embrapa. Comunicação para Transferência de
Tecnologia, 1999, 48p.; il.
• CUPERUS, F. P. & NIJHUIS, H. H., Applications of membrane technology to Food
Process. Trends in Food Science Technology, v.4, n.9, pp. 277 – 282, 1993.
• DUTCOSKY, S.D. Análise sensorial de alimentos. 20
ed
. Curitiba: Champagnat, 1996.
• FENNEMA, O. R.. Part II – Physical principles of food preservation. Marcel Dekker
Inc., New York, 1975.
• FILHO, V. W. G.. Tecnologia de bebidas: matéria-prima, processamento,
BPF/APPCC, legislação e mercado. São Paulo. Editora Edgard Blücher, 2005
• FRANCO, G.. Tabela de composição química dos alimentos. São Paulo, Atheneu, 1989.
• FURLAN, L. F.. Rumo à Simplificação do Comércio Exterior: Conquistas e Desafios.
Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, Informativo Secex, ano IV,
nº 30, Out. 2001.
• GADEA, A. Reverse osmosis of orange juice. In: Proceedings of the international fruit
juice congress, Orlando, USA, 1987
• GARDNER, P. T.; WHITE, T. A. C.; MCPHAIL, D. B.; DUTHIE, G. G.. The relative
contributions of vitamin C, carotenoids and phenolics to the antioxidant potential of fruit
juices. Food Chemistry, v.68, pp.471 – 474, 2000.
• GAVA, A. J.. Princípios de tecnologia de alimentos. São Paulo, Editora Nobel, 1984.
• GIACOMELLI, E. J.; PY, C. Abacaxi no Brasil. Campinas: Fundação Cargill,1981. p.
101
• GIRARD, B. & FUKUMOTO, L.R.. Membrane processing of fruit juices and beverages: a
review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v.40,n.2, pp.91–157; 2000.
• GORGATTI, A N. et al. Abacaxi para exportação: procedimentos de colheita e pós-
colheita. Brasília: Frupex. 1996. 41p.
52
• GORTNER, W. A Chemical and physical development of the pineapple fruit. IV. Plant
pigment constituents. Journal of Food Science, v.30, pp.30 – 32, 1965.
• GORTNER, W. A.; SINGLETON, V. L. Chemical and physical development of the
pineapple fruit. III. Nitrogenous and enzyme constituents Journal of Food Science, v. 30,
p.24-29, 1965
• GRANADA, G. G.; ZAMBIAZI, R. C.; MENDONÇA, C. R.. Abacaxi: produção, mercado
e subprodutos. Boletim CEPPA, Curitiba, v.22, n.2, p. 405 – 422, Jul./Dez., 2004.
• HABERT, A. C.; BORGES, C. P.; NÓBREGA, R.. Processos de separação por
membranas. Rio de Janeiro, e-papers, 2006.
• HAJEEH, M.; CHAUDHURI, D. Reliability and availability assessment ofreverse
osmosis, Desalination, v.130, pp.185 – 192, 2000.
• HOGAN, P. A.; CANNING, R. P.; PETERSON, P. A.; JOHNSON, R. A. & MICHAELS,
A. S. A new option: osmotic distillation. Chemical Engineering Progress, July, pp. 49 – 61,
1998.
• HOLLMAN, P. C. H.; HERTOG, M. G. L.; KATAN, M. B.. Analysis and health effects of
flavonoids. Food Chemistry, v.57, pp.43 – 46, 1996.
• IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatistica. Levantamento sistemático da
produção agrícola. Disponível em
<http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/prevsaf/default.asp?z=t&o=22&i=P>, acesso em 29 jul.
2007.
• JARIEL, O.; REYNES, M.; COUREL, M.; DURAND, N.; DORNIER, M.. Comparsison
de quelques techniques de concentration des jus de fruits. Fruits, v. 51, pp. 437 – 450, 1996.
• JESUS, D.F.; Leite, M.F.; SILVA, L.F.M.; MODESTA, R.D.; MATTA, V.M.;
CABRAL, M.C. Orange (Citrus sinensis) juice concentration by reverse osmosis. Journal of
Food Engineering, v.81, pp. 287 – 291, 2007.
• JIAO, B.; CASSANO, A.; DRIOLI, E.. Recent advances on membrane processes for the
concentration of fruit juices: a review. Journal of Food Engineering, v.63, pp.303 – 324,
2004.
• JOSHIPURA, K. J.; ASCHERIO, A.; MANSON, J. E.; STAMPFER, M. J.; RIMM, E. B.;
SPEIZER, F. E.; HENNEKENS, C. H.; SPIEGELMAN, D.; WILLETT, W. C. Fruit and
53
vegetable intake in relation to risk of ischemic stroke. Journal of American Medical
Association, v. 282, pp. 1233 – 1239, 1999.
• KÄHKÖNEN, M. P.; HOPIA, A. I.; VUORELA, H. J.; RAUHA, J.; PIHLAJA, K;
KUJALA, T. S.; HEINONEN, M.. Antioxidant Activity of Plant Extracts Containing
Phenolic Compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 47, pp. 3954-3962,
1999.
• KANT, A. K.; SCHATZKIN, A.; GRAUBARD, B. I.; SCHAIRER, C. A prospective
study of diet quality and mortality in women. Journal of American Medical Association, v.
283, pp. 2109 – 2115, 2000.
• KERMASHA, S.; BARTHAKUR, N. N.; ALLI, I.; MOHAN, N. K.. Changes in chemical
composition of the new cultives of pineapple fruit during development. Journal of Science
and Food Agriulture, v. 39 (3), pp. 17 – 24, 1987.
• KILARA, A.; VAN BUREN, J. P.. Clarification of apple juice. In D. L. Downing,
Processed apple products. New York: Van Nostrand Reinhold, pp. 54 – 76,1989.
• KOSEOGLU, S. S.; LAWHON, J. T.; LUSAS, E. W.. Use of membranes in citrus juice
processing. Food Technology, v.44, n.12, pp.90 – 97, 1990.
• KUNZ, W.; BENABILES, A.; BEN-AIM, R.. Osmotic evaporation through macroporous
hydrophobic membranes: a survey of current researchand applications. Journal of
Membrane Science, v. 121, pp. 25 – 36, 1996.
• LEA, A. G. J. Apple juice. In D. Hicks, Production and packaging of noncarbonated
fruit juices and fruit beverages New York: Blackie and Son. pp. 182 – 225, 1990.
• MacFIE, H.J.; BRATCHELL, N.; GREENHOFF, K.& VALLIS, L.V.; Designs to balance
the effect of order of presentation and first-order carry-over effects in hall tests. Journal of
Sensory Studies, n.4, pp.129 – 148, 1989.
• MAHAN, L. K.; ESCOTT-STUMP, S.. Krause: alimentos, nutrição e dietoterapia. 9ª
edição, São Paulo, ROCA, 1998.
• MATTA, V. M.; MORETTI, R. H,; CABRAL, L. M. C.. Microfiltration and reverse
osmosis for clarification and concentration of acerola juice. Journal of Food Engineering.
V. 61, pp. 477 – 482, 2004.
54
• MATSUURA, T.; BAXTER, A. G.; SOURIRAJAN, S.. Concentration of fruit juices by
reverse osmosis during porous cellulose acetate membranes. Acta Alimentaria, v.2, n.2,
1973.
• MEDINA, B. G. & GARCIA, A. Concentration of orange juice by reverse osmosis.
Journal Food of Process Engineering, v.10, n.3, pp..217–230, 1988.
• MEDINA, J.C.; BLEINROTH, E.W.; DE MARTIN, Z.J.; SOUZA JÚNIOR, A.J.; LARA,
J.C.C. de; HASHIZUME, T.; MORETTI, V.A.; MARQUES, J.F. Abacaxi: da cultura ao
processamento e comercialização. São Paulo: ITAL, 1978. 200p. (ITAL. Série Frutas
tropicais, 2)
• MEILGAARD, M; CIVILLE,G.V& CARR, B.T. Sensory evaluation techniques . 2
nd
,
New York: CRC Press, 1991.
• MERLO, C. A.; PEDERSEN, L. D.; ROSE, W. W.. Hyperfiltration/Reverse Osmosis, A
Handbook on Membrane Filtration for the Food Industry, U.S. Department of Energy,
DOE/CE/40691-1, 1985.
• MERSON, R. L.; MORGAN, A. I. Juice concentration by reverse osmosis. Food
Technology, v. 22, 631, 1968.
• MORGADO, I. F.; AQUINO, C. N. P.; TERRA, D. C. T.. Aspectos econômicos da cultura
do abacaxi: sazonalidade de preços no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de
Fruticultura, Jaboticabal - SP, v.26, n.1, p.44-47, Abril 2004.
• MULDER, M.. Basic principles of membrane technology. Kluwer Academic Publishers,
1991.
• NASCENTE, A.S.; COSTA, R. S. C.; COSTA, J. N. M.. Cultivo do abacaxi em Rondônia.
Versão eletrônica. Dezembro de 2005. Disponível em
<http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Abacaxi/CultivodoAbacaxiRO/>
, acesso em 19 jan. 2008.
• PALMIERI, L.; DALLA ROSA, M.; DALL’AGLIO, G.; CARPI, G. D.. Production of
kiwifruit concentrate by reverse osmosis process. Acta Horticulturae, 282, pp.435 – 439,
1990.
• PAULSON, D. J.; WILSON, R. L.; SPATZ, D. D.. Reverse osmosis and ultrafiltration
applied to the processing of fruit juice. In S. Sourirajan, & T. Matsuura (Eds.), Reverse
osmosis and Ultrafiltration (pp. 325–344). ACS Symposium Series: Washington, DC.,
1985.
55
• PEPPER, D.. Reverse Osmosis for improved products in the food and chemical industries
and water treatment. Desalination, v.77, n.1, pp.55 – 71, 1990.
• REINHARDT, D. H.; SOUZA, L. F. S.; CABRAL, J. R. S.. Abacaxi: produção, aspectos
técnicos. Embrapa Comunicação para Transferência de Tecnologia, Brasília – DF, 2000.
• RODRIGUES, R. B.; MENEZES, H. C.; CABRAL, L. M. C.; DORNIER, M.; RIOS,
G.M.; REYNES, M.. Evaluation of reverse osmosis and osmotic evaporation to concentrate
camu–camu juice (Myrciaria dubia). Journal of Food Engineering, v. 63, pp. 97 – 102,
2004.
• ROSENTHAL, A.; MATTA, V. M. da; CABRAL, L. M. C.; FURTADO, A. A. L..
Processo de produção. In: INICIANDO um pequeno grande negócio agroindustrial:
polpa e suco de frutas. Brasília, DF: Embrapa Informação Tecnológica, 2003. 123 p.
• RUGGIERO, C. et al. Controle integrado da fusariose do abacaxizeiro. Jaboticabal:
FUNEP, 1994. 81p.
• SA, I.S; CABRAL, L.M.C.; MATTA, V.M. Concentração de suco de abacaxi através dos
processos com membranas. Brazilian Journal of Food Technology, v.6, n.1, pp.53 – 62,
jan./jun., 2003.
• SANTANA, L.L.A; REINHARDT, D.H.; CUNHA, G.A.P.; CALDAS, R.C..Altas
densidades de plantio do abacaxi cv Smooth Cayenne, sob condições de sequeiro. Revista
Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v. 23, n. 2, p. 353-358, agosto 2001.
• SHEU, M. J. & WILEY, R. C. Preconcentration of apple juice by reverse osmosis.
Journal of Food Science, v.48, n.2, pp.422 – 429, 1983.
• SILVA, F.T.; JARDINE, J.G e MATTA, V.M.. Concentração de suco de laranja (Citrus
sinensis). Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.18, n.01, pp.99 – 104,1998.
• SINGLETON V.L., ROSSI J.A.. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-
phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16, pp. 144
–158, 1965
• SINGLETON, V. L. & GORTNER, W. A. Chemical and physical development of the
pineapple fruit. II. Carbohydrate and acid constituents. Journal of Food Science, v.30, pp. 19
– 23, 1965.
56
• SINGLETON, V. L. Chemical and physical development of the pineapple fruit. I. Weight
per fruitlet and otherphysical attributes. Journal of Food Science, v.30, pp. 98 – 104, 1965.
• SOARES,L.M.V; SHISHIDO,K.; MORAES, A.M.M.. Composição mineral de sucos
concentrados de frutas brasileiras. Revista de Ciência e Tecnologia de Alimentos,
Campinas, v.24, n.2, pp.202 – 206, abril-junho, 2004.
• SONG, L.F. Thermodynamic modeling of solute transport through reverse osmosis
membrane. Chemical Engineering Communication, v.180, pp. 145 – 167, 2000.
• SUN, J.; CHU, Y. -F.; WU, X.; LIU, R. H.. Antioxidant and antiproliferative activities of
common fruits. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 50, pp. 7449 – 7454, 2002.
• TEIXEIRA, L.A.J; SPIRONELLO, A.; FURLANI, P.R.; SIGRIST, J.M.M.. Parcelamento
da adubação NPK em abacaxizeiro. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v. 24,
n.1, pp. 219 – 224, 2002.
• TODISCO, S.; TALLARICO, P., & DRIOLI, E. Modelling and analyses of the effects of
ultrafiltration on the quality of freshly squeezed orange juice. Italian Food and Beverage
Technology XII, Maio, pp. 3 – 8, 1998.
• VINSON, J. A.; DABBAGH, Y. A.; SERRY, M. M.; JANG, J. Plant flavonoids, especially
tea flavonols, are powerful antioxidants using an in vitro oxidation model for heart disease.
Journal of Agriculture and Food Chemistry, v.43, pp. 2800 – 2802, 1995.
• VINSON, J. A.; SU, X.; ZUBIK, L; BOSE, P .Phenol Antioxidant Quantity and Quality in
Foods: Fruits. Journal of Agriculture and Food Chemistry, v.49, pp. 5315 – 5321, 2001.
• WILLIAMS, M. H.. Nutrição para saúde, condicionamento físico e desempenho
esportivo. 5ª edição, São Paulo, MANOLE, 2002.
• WU, M. L.; ZALL, R. R.; TZENG, W. C. Microfiltration and ultrafiltration comparison of
apple juices clarification. Journal of Food Science, v.55, n. 4, pp.1162 – 1163, 1990.
57
ANEXO A
Gráfico de pareto relativo ao parâmetro de acidez
Var 1: Pressão e Var 2: Temperatura
Gráfico de pareto relativo ao parâmetro de sólidos solúveis
Var 1: Pressão e Var 2: Temperatura
Gráfico de pareto relativo ao parâmetro de compostos fenólicos totais
Var 1: Pressão e Var 2: Temperatura
58
ANEXO B
1 - Modelo de ficha para teste de preferência de suco de abacaxi.
Nome:_____________________________________________________
Amostra:__________
Você está recebendo uma amostra de suco de abacaxi. Por favor, marque na escala abaixo o
quanto você gostou do produto.
□ □ □ □ □ □ □ □ □
Você compraria este produto?
□ □ □ □ □ □ □
Comentários:________________________________________________________________
__________________________________________________________________________ .
2 - Modelo de ficha para teste de diluição ideal.
Nome:_______________________________________Data:_________Amostra:_______
Você está recebendo uma amostra de suco de abacaxi. Por favor, marque na escala abaixo
o que você achou do produto em relação à diluição:
□ □ □ □ □ □ □ □ □
Definitivamente
não compraria
Talvez comprasse
talvez não comprasse
Definitivamente
compraria
Muito
concentrado
Ideal
Muito
ralo
Desgostei
extremamente
Desgostei
muito
Desgostei
moderadamente
Desgostei
ligeiramente
Não gostei
nem
desgostei
Gostei
moderadamente
Gostei
muito
Gostei
extremamente
Gostei
ligeiramente
59
3 - Modelo de ficha para avaliação de doçura ideal.
Nome:________________________________________Data:_________Amostra:______
Você está recebendo uma amostra de suco de abacaxi. Por favor, marque na escala abaixo
o que você achou do produto em relação à doçura:
□ □ □ □ □ □ □ □ □
Pouco
doce
Ideal
Muito
doce
60
ANEXO C
Perfil dos participantes do teste de preferência e intenção de compra do planejamento
experimental.
Perfil dos participantes do teste de preferência e intenção de compra ente sucos
concentrado por osmose inversa e marcas comerciais.
N° total (%)
Sexo
Feminino
Masculino
41
38
51,90
48,10
Idade
18 – 24 anos
25 – 35 anos
36 – 45 anos
46 – 60 anos
Mais que 60 anos
17
34
12
15
1
21,52
43,04
15,19
18,99
1,27
Renda (salários
mínimos
1 – 5
Maior que 5 – 10
Maior que 10 – 20
Maior que 20 – 30
Maior que 30
25
20
23
8
3
31,65
25,32
29,11
10,13
3,80
N° total (84) (%)
Sexo
Feminino
Masculino
39
45
46,42
53,57
Idade
18 – 24 anos
25 – 35 anos
36 – 45 anos
46 – 60 anos
Mais que 60 anos
24
25
14
19
2
28,57
29,76
16,66
22,61
2,38
Renda (salários
mínimos
1 – 5
Maior que 5 – 10
Maior que 10 – 20
Maior que 20 – 30
Maior que 30
23
23
20
13
5
27,38
27,38
23,80
15,47
5,95
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