EFEITO DO PROCESSO DE SECAGEM UTILIZANDO "SPRA YDRYER" SOBRE O NORBIXINATO DE POTÁSSIO A PARTIR DE

DIFERENTES EXTRATOS DE URUCUM

Flávio Araújo PIMENTEL', Paulo César STRINGHETA2

RESUMO

Este trabalho foi desenvolvido nos Laboratórios do Departamento de Tecnologia de Alimentos daUniversidade Federal de Viçosa - MG e no Centro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agro-industrial de Alimentos (CTAA) - EMBRAPA, situada no Rio de Janeiro - RJ. O objetivo destetrabalho foi avaliar as perdas de norbixinato de potássio e o rendimento de secagem de extratos deurucum pré-concentrados com maltodextrina e aquecimento a vácuo, em equipamento do tipo mini"spray drayer". Os resultados confirmam o efeito da concentração dos extratos nas perdas de nor-bixinato e do rendimento de secagem. A melhor relação entre perdas de norbixinato e rendimentode secagem, foram obtidas em extratos com 16,5 e 20% de sólidos totais, respectivamente para ospré-concentrados com maltodextrina e aquecimento a vácuo. Foram encontradas perdas considerá-veis de pigmentos nos extratos pré-concentrados a vácuo, durante a desidratação em evaporadorrotatório. Com base nesses resultados, optou-se pelo uso da maltodextrina na pré-concentração dosextratos de urucum para secagem em "spray drayer".Palavras chave: Urucum, norbixinato em pó, "spray drayer", Bixa orellana, corante em pó

SUMMARY: EFFECT OF THE DRYING PROCESS USING "SPRA Y DRYER" ONPOTASSIUM NORBIXINATE FROM DIFFERENT ANNATTO EXTRACTS

This work was developed at the laboratories of the Department of Food Technology of the FederalUniversity of Viçosa - MG and at the National Research Center of Agroindustrial Foof Technolo-gy (CT AA) - EMBRAPA, Rio de Janeiro - RJ. The objective of this study was to evaluate the los-ses of potassium of norbixinate and the yield of the annatto extracts pre-concentrated with mal-tdextrine and vaccum heating in an equipment of the type mini "spray dryer". The results confirmthe effect of the concentration of the extracts on the losses of norbixinate and the drying yield. Thebest relation between the losses of norbixinate and the drying yield were obtained in extracts with16,5% and 20% of total solids, respectively for the pre-concentrates with maltdextrine and vac-cum heating. Considerable pigment losses were found in the extracts pre-concentrated with vac-cum, during the dehydration in the rotatory evaporator. Based on these results, it was selectedthe use of maltdextrine in the pre-concentration of annatto extracts for drying in "spray dryer".Keywords: Annatto, powder norbixinate," spray dryer", Bixa orellana, powder dyes.

J. Pesquisador, M.SC., EMBRAPAlCPAF-AC.2. Professor Titular do Depto. de Tecnologia de Alimentos da UFV - Viçosa -MG.

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INTRODUÇÃO

No processamento industrial envolvendo a se-cagem térmica para remoção de água ou outroscompostos de pigmentos, produtos de química fina,comestíveis, dentre outros, depende das caracterís-ticas físicas e químicas e das formas (líquida, sus-pensão) que eles apresentam (NODEN, 1969).

Dentre diversos equipamentos, tem-seempregado o "spray drayer", que se baseia naatomização ou pulverização da matéria-prima a serdesidratada, em partículas diminutas que caemdentro de uma câmara especial sob ação de ar àelevadas temperaturas, promovendo a evaporação daágua presente. O aumento da superfície de exposiçãodado pela pulverização ou atomização, possibilita aevaporação da parte líquida em questão de segundos,impedindo que o produto sofra alterações(ZANGELMI, 1964). Este processo oferececondições de controle sobre a densidade do produto,sua capacidade de reconstituição, taxa deescoamento, temperatura e umidade do ar desecagem. A umidade do produto final vai dependerda taxa de evaporação e da umidade inicial(BRASIL, 1989).

De um modo geral os pigmentos em pó têmsido preferido pela indústria, devido a alta intensida-de de cor, fácil manuseio, transporte e maior estabi-lidade durante a estocagem, além da sua demandaem produtos secos onde são permitidos a presençade sol ventes (UNITED STATES, 1985). A produçãoindustrial de corantes em pó vem sendo desenvolvi-da em larga escala com a utilização de equipamentosdo tipo "spray drayer", devido a eficiência de seca-gem. Com base nestes aspectos, foram avaliadas asperdas de norbixinato de potássio e o rendimentodeste método de secagem em extratos de urucumcom diferentes concentrações de sólidos totais, obti-das por meio de adição de maltodextrina em evapo-rador rotatório à vácuo.

MATERIAL E MÉTODOS

Este experimento foi desenvolvido nos Labo-ratórios do Departamento de Tecnologia de Ali-mentos da Universidade Federal de Viçosa-MG e noCentro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agro-industrial de Alimentos (CTAA) - EMBRAPA,situado no Rio de Janeiro-RJ.

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A matéria-prima (sementes de urucum, Bixaorellana L.) utilizada para a produção dos extratoslíquidos (corante), foi adquirida no município deBelém, Pará, na safra do segundo semestre de 1994,do tipo Peruana-CPATU, com 5,45% de bixina (b.s).

Neste ensaio foram testados o rendimento e aperda de norbixinato de potássio em função de qua-tro pré-concentrações (5, 10, 15 e 20%) de sólidostotais, com maltodextrina e aquecimento à vácuo, noprocesso de secagem por mini "spray drayer".

A extração do pigmento foi feita através deagitações mecânicas à temperatura ambiente, utili-zando solução de KOH O,IN na relação (p/v) de 1:4entre peso de sementes (25 g) e solução extratora(100 ml). Posteriormente, o extrato foi filtrado empeneira de poliéster com malha de 0,062 mm deabertura e corrigido o seu pH para 8,5 com a adiçãode ácido cítrico 2N.

As determinações dos teores de norbixinato fo-ram realizadas antes' e depois da desidratação dosextratos de urucum no mini "spray dryer". As análi-ses espectrofotométricas e os cálculos para dosagemdo pigmento seguiram metodologias descritas porCOLLINS (1991) e YABIKU & TAKAHASHI(1991).

A umidade dos extratos foi determinada con-forme metodologias descritas pela AOAC (1984) eTAKAHASHI «(1987).

Aos extratos com 3,3, 2,6, 2,8% de sólidos to-tais, antes de serem submetidos à secagem em mini"spray dryer", foram adicionados maltodextrina,marca Mor-Rex 1910, fabricado pela Refinações deMilho do Brasil S/A, até atingirem, respectivamente5, 10 e 20% de sólidos totais (s.t.). Com o mesmointuito, os extratos 3,4, 2,8, 3,4% de S.t. foram con-centrados em evaporador rotatório à temperatura de65°C, sob pressões manométricas negativas de 27 a28 poI. hg, até atingirem 5, 10 e 20% de sólidostotais.

A quantidade de agente dispersante adicionadaaos extratos de urucum, bem como o volume de H20a ser eliminado no evaporador rotatório, foi previa-mente determinado através do balanceamento demassas e confirmada pela determinação do teor desólidos totais dos extratos produzidos.

Para a obtenção do corante na forma de pó, osextratos, anteriormente pré-concentrados, e o extratolíquido original foram submetidos à secagem nomini "spray dryer" marca Büchi 190, nas seguintescondições operacionais: vácuo (-40 mbar), tempe-

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ratura de entrada (189 - 193°C), temperatura de saída(90 - 95°C),(4,5 kgf/crrr)23:06 min).

Os extratos (250 ml) antes de serem desidrata-dos foram submetidos ao aquecimento até atingirema temperatura de 40°C, para facilitar a sua atomiza-ção no equipamento mini "spray dryer".

pressãoe tempo

manométricade secagem

positiva(19:08 -

O extrato líquido (3% de s.t.), pré-concentradocom maltodextrina (5, 10 e 20% de s.t.), e os extra-tos líquidos pré-concentrados térmicos sob vácuo (5,10 e 20% de s.t.) foram desidratados em mini "spraydryer" em três repetições para cada extrato.

A Figura I esquematiza todas as etapas paraprodução de corante hidrossolúvel em pó.

Após a secagem, o corante na forma de pó con-tido nos recipientes coletores do mini "spray dryer"foi resfriado até a temperatura ambiente. Em segui-da, foi homogeinizado, acondicionado em saco depolietileno de alta densidade e pesado. As amostras,na forma de pó, foram armazenadas em freezer (-18± 2°C) para análises posteriores.

O rendimento de secagem foi calculado emfunção das perdas de sólidos totais durante a desi-dratação dos extratos de urucum no mini "spraydrayer".

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Observa-se na Figura 2, as perdas de norbixi-nato para os extratos de urucum pré-concentradoscom maltodextrina e à vácuo, utilizando-se comocontrole o corante líquido com 3% de sólidos totais,quando submetidos ao processo de secagem por mini"spray drayer". Com base nos resultados apresenta-dos pela equação linear, pode-se observar que asperdas de norbixinato dos extratos pré-concentradosà vácuo foram decrescentes com o aumento do teorde sólidos totais. As menores perdas foram de14,20% de norbixinato para os extratos com 20% desólidos totais. De acordo com os resultados obtidosda derivação da equação quadrática, os extratos pré-concentrados com maltodextrina tiveram declínioacentuado nas perdas de corante até a concentraçãode 16,5% de sólidos totais, apresentando perdasmínimas de 0,79% em teor de norbixinato.

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Na Figura 3 estão apresentados os rendimentosdo processo de secagem para os extratos de urucumpré-concentrados com maltodextrina e aquecimentoà vácuo. no mini "spray dryer". Com base nos dadosobtidos da derivação da equação quadrática, os ex-tratos pré-concentrados à vácuo tiveram rendimentosascendentes até a concentração de 14,8% de sólidostotais. Nesta concentração, o rendimento de secagemfoi de 97,82%. Verifica-se, por meio dos dados daequação linear, que os extratos pré-concentradoscom maltodextrina elevam progressivamente osrendimentos de secagem com o aumento do teor desólidos totais. O maior rendimento foi de 97,41 % emextratos com 20% de sólidos totais.

Fazendo-se as correlações entre as perdas denorbixinato e o rendimento de secagem dos extratospré-concentrados com maltodextrina e aquecimentoà vácuo, por meio das equações de regressão apre-sentadas nas Figuras 2 e 3, pode-se determinar asconcentrações ótimas de sólidos totais para secagemno mini "spray drayer". Neste contexto, as melhoresconcentrações de sólidos totais são de 16,5% e 20%,com rendimentos de 95,54% e 97,82% e perdas de0,79% e 14,20% de norbixinato, respectivamente,para os extratos pré-concentrados com maltodextrinae aquecimento à vácuo.

CONCLUSÕES

1. Os resultados confirmam a influência da concen-tração dos extratos de urucum nas perdas de nor-bixinato e de rendimentos de secagem no mini"spray drayer".

2. Avaliando comparati vamente a melhor relaçãoentre perdas de norbixinato e rendimentos de se-cagem, com base nos dados gerados pela equaçãode regressão, pode-se definir as concentrações de16,5 e 20% de sólidos totais, respectivamente,para os extratos pré-concentrados com maltodex-trina e aquecimento à vácuo.

3. Na utilização de extrato pré-concentrado a vácuopara a produção de corantes de urucum em pó,utilizando-se o equipamento mini "spray drayer",foram encontradas perdas consideráveis de nor-bixinato. Inicialmente, em razão da degradaçãodo pigmento no evaporador rotatório, e posteri-ormente pelo processo de atomização (14,20%).Na aplicação dos extratos pré-concentrados com

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maltodextrina as perdas de norbixinato, se res-tringiram apenas ao processo de atomização. Osdados revelam que de alguma forma a maltodex-trina protegeu o pigmento durante a secagem no"spray drayer". Com base nesses resultados, op-tou-se pelo uso da maltodextrina na pré concen-tração dos extratos de urucum para secagem em"spray drayer".

REFERÊNCIAS BffiLIOGRÁFICAS

ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICALCHEMISTS-AOAC. Official methods of analysis.14. ed. Arlington, 1984. 1103 p.

BRASIL. P.I. n. 8905035. Processo para obtenção denorbixina em pó. Cornejo, F.E.P., Park, K.P.J., No-gueira, R.P.I., Villaça, A.C., Alves, I.T.G. Agost. 04,1989.

COLLINS, P. Annato legislation in europe. In:SEMINÁRIO DE CORANTES NATURAIS PARAALIMENTOS, 2: SIMPÓSIO INTERNACIONAL

DE URUCUM, 1, Campinas, 1991. Anais ... Campi-nas, ITAL, 1991. p. 320.

NODEN, D. Industrial dryers, selection, siging and costs.Chemical Process Engineering. 3: 1-8, 1969.

TAKAHASHI, Y.M., Coord. Monografias de corantesnaturais para fins alimentícios. 2 ed. atualizada eampliada. São Paulo, s.ed., 1987. 118p.

UNITED STATES. M.I. n. 4,548,822. Acid soluble an-natto colorantin a powdered formo Thomas R.Schmidt. Oct. 22, 1985.

YABIKU, H.Y. & TAKAHASHI, M.Y. Avaliação dosmétodos analíticos para a determinação de bixina emgrãos de urucum e suas correlações. In: SEMINÁRIODE CORANTES NATURAIS PARA ALIMENTOS,2: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE URUCUM, 1,Campinas, 1991. Anais ... Campinas, ITAL, p.275-279. 1991.

ZANGELMI, A.C.B. Processo de desidratação. BoI. Cen-tro Trop. Pesq. TecnoI. Alim., n.2, p.5-14, 1964.

I Sementes de Urucum II

I Adição de KOH 0,1 N III l>.gitação Mecânica por 1 Hora II

I Filtração Resíduo = Semente Despolpada II

I IConcentração por Evaporação à Vácuo

na Temperatura de 65°C Adição de Maltodextrina

I I I I I II Extrato com I Extrato com

" Extrato com

"Extrato com II Extrato com II Extrato com II Extrato com I3% de 5.1. 5% de 5.1. 10% de 5.1. 20% de 5.1. 5% de 5.1. 10% de 5.1. 20% de 5.1.

I I I I I II Redução do pH no Extrato Líquido (pH = 8,5) com Ácido Cítrico 2N I

II DESIDRATAÇÃO EM MINI "SPRAY-DRAYER" I

II CORANTE HIDROSSOLÚVEL EM PÓ DE URUCUM I

Figura I. Fluxograma para Obtenção do Corante Hidrossolúvel em PÓ de Urucum pelo Processo de Secagempor Mini "Spray Dryer".

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70

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10

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PVAC=61 ,9991 - 2,390051

r2=0,97

_______ PVAC(regres.)

---PMALT(regres.)

• PVAC(exper.)

• PMAL T(exper.)

~'MtLT=94,6145 - 11392951 + 0,34E

r2= 94

5 10 20 2515

Sólidos lotais (st)

(%)

Figura 2. Perdas de Norbixinato de Potássio dos Extratos de Urucum Pré-Concentrados com Maltodextrina(PMALT) e à Vácuo (PVAC) a Partir do Controle (3% s.t.) no Processo de Secagem por Mini"Spray Drayer".

100

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O

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R8\JDM=86,7387 + 0,533381str2=O,96

5 10 15 20 25

Sólidos Totais (st)(0/0)

Figura 3. Rendimentos de secagem obtidos pelos diferentes extratos de urucum pré-concentrados com mal-todextrina (RENDM) e aquecimento à vácuo (RENDV), a partir do controle (3% s.t.) durante a de-sidratação no mini "spray drayer".

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