estudo de viabilidade para produção da farinha de banana verde ...

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.14, n.4, p.317-322, 2012 317
ISSN 1517-8595
ESTUDO DE VIABILIDADE PARA PRODUÇÃO DA FARINHA DE BANANA
VERDE EM SPRAY DRYER
Ricardo Kenji Oi 1 , Deovaldo de Moraes Júnior 2 e Elias Basile Tambourgi 3
RESUMO
A biomassa de banana verde é um componente que pode ser aplicado em uma grande variedade
de alimentos industrializados por não interferir nos atributos sensoriais de outros ingredientes e
apresentar propriedades funcionais, sobretudo pela presença do amido resistente. O campo de
aplicação pode ser ampliado se essa biomassa for transformada em farinha. O presente trabalho
apresenta um estudo da secagem de biomassa de banana verde em uma unidade não comercial
(experimental) de spray dryer com atomizador rotativo para a produção de farinha. As variáveis
selecionadas no procedimento experimental foram: rotação do atomizador; temperatura da
alimentação e vazão da alimentação. Estabeleceu-se como resposta o tamanho dos grânulos do
produto seco (farinha de banana verde). Essas variáveis tiveram dois níveis de variação, o que
correspondeu à realização de oito ensaios. Dentre as variáveis utilizadas nos ensaios, a rotação
do atomizador foi a mais significativa para a variação do tamanho dos grânulos. Neste estudo
ficou comprovada a viabilidade de produção de farinha de banana verde em spray dryer.
Palavras-chave: biomassa de banana verde; farinha de banana verde; alimento funcional; spray
dryer; secagem de produtos alimentícios.
FEASIBILITY STUDY FOR PRODUCTION OF GREEN BANANA FLOUR
IN SPRAY DRYER
ABSTRACT
The green banana biomass is a component that can be industrially applied to a wide variety of
foods because do not interfere in the sensory attributes of other ingredients present and has
functional properties, especially the presence of resistant starch. The scope can be extended if
the biomass is processed into flour. This research presents a feasibility study of drying green
banana biomass in a non-commercial (experimental) of spray dryer with rotary atomizer to
produce flour. The variables selected in the experimental procedure were: atomizer rotation;
biomass temperature and biomass flow. It was defined as response the granule’s size. These
variables had two levels of variation, which corresponded to the completion of eight trials.
Among the variables used in the tests, the atomizer speed was the most significant to the
granule’s size. This study demonstrated the feasibility of producing green banana flour in spray
dryer.
Keywords: green banana biomass; green banana flour; functional food; spray dryer; drying of
food products.
Protocolo
1 Departamento de Processos Químicos e Informática da Faculdade de Engenharia Química -Universidade Estadual de
Campinas - UNICAMP, CP 6066, CEP 13083-970, Campinas/SP, Brasil. Doutor em Engenharia Química pela UNICAMP.
E-mail: prof_oi@ymail.com
2 Doutor em Engenharia Sanitária pela Escola de Engenharia de São Carlos da USP. E-mail: deovaldo@unisanta.br
3 Doutor em Engenharia Química pela Escola Politécnica da USP. E-mail: eliastam@feq.unicamp.br

318 Estudo de viabilidade para produção da farinha de banana verde em spray dryer Oi et al.
INTRODUÇÃO
A necessidade de melhoria da saúde leva
os consumidores a buscar, cada vez mais,
alimentos específicos ou componentes
alimentares fisiologicamente ativos, também
denominados alimentos funcionais. Nos últimos
anos, o termo funcional, aplicado aos alimentos,
tem assumido diferente conotação que é a de
proporcionar um benefício fisiológico
adicional, além daquele de satisfazer as
necessidades nutricionais básicas (Hasler,
1998).
Nos últimos anos surgiram muitas opções
para esse tipo de alimentos como a biomassa da
banana verde (banana verde cozida e
processada, ausente de sabor e inodora), que
pode ser utilizada em substituição aos
espessantes tradicionais como trigo, soja, fécula
de mandioca e amido de milho, melhorando o
valor nutricional e assumindo o sabor da
preparação. Além das vitaminas A, C e
complexo B (B1, B2 e niacina) essa biomassa
apresenta os sais minerais indispensáveis para o
bom funcionamento do organismo humano
(Nascente et al., 2005).
A banana verde contém um alto teor de
amido, cerca de 20% e, desse total, dependendo
da espécie, até 84% pode se encontrar na forma
de amido resistente, embora as estruturas
químicas, físicas e morfológicas sejam
específicas para cada variedade (Freitas e
Tavares, 2005; Medina et al., 1985).
Diversos trabalhos foram publicados
sobre as propriedades da banana verde, os quais
abordaram os efeitos benéficos sobre alguns
males como câncer coloretal, diarréia, índice
glicêmico, resposta insulínica, dislipidemias,
doenças cardiovasculares e doença celíaca
(Zandonadi, 2009; Freitas & Tavares, 2005;
Topping et al., 2003; Langkilde et al., 2002).
Atualmente, a biomassa de banana verde
é ainda produzida de modo artesanal ou semiindustrial,
com baixa escala de produção. Essa
biomassa é obtida na forma pastosa, e mesmo
que o processamento seja asséptico, persiste a
constante preocupação quanto à questão
microbiológica, assim como a perecibilidade do
material. Uma opção para a produção em escala
industrial é a secagem pelo processo spray
drying.
A secagem em spray dryer transforma
esse produto pastoso em granulado, na forma de
farinha, facilitando o transporte e aumentando o
shelf-life, conforme os resultados das pesquisas
de Oi (2011), OI, Tambourgi & Moraes Jr
(2010) e Oi et al. (2009).
A farinha de banana verde pode ser
utilizada em substituição à farinha de trigo na
preparação de massas, pães, bolos, biscoitos,
entre outros, com a vantagem de conferir a
esses alimentos os benefícios do amido
resistente e de não conter glúten, permitindo o
seu consumo pelos celíacos (Zandonadi, 2009).
A secagem em spray dryer ocorre através
da atomização, que é o processo de divisão do
líquido em milhões de micro gotas formando
um spray, sendo que 1 m³ de líquido produz
cerca de 2 x 10¹² gotas com diâmetro
aproximado de 100 m Masters (1985).
Nos processos industriais de secagem são
poucos os secadores que aceitam fluidos
bombeáveis na entrada da alimentação do
material até o final do processo produzindo
partículas secas, sem a necessidade de se
empregar elevada temperatura, que pode
degradar os nutrientes do produto a ser seco
Foust et al., 1982).
Neste processo as propriedades físicoquímicas
dos produtos obtidos através desses
equipamentos são preservadas (Foust et al.,
1982). Dessa forma, o secador pulverizador
spray dryer é a melhor opção de muitas
operações industriais de secagem devido a sua
flexibilidade (Masters, 1985).
Este presente trabalho teve por objetivo
geral estudar a secagem da biomassa de banana
verde em uma unidade experimental de spray
dryer com atomizador rotativo. O objetivo
específico do estudo foi analisar o tamanho dos
grânulos da farinha de banana verde através de
um microscópico ótico, utilizando como
variáveis a rotação do atomizador, a
temperatura da alimentação e a vazão da
alimentação. Dada as diversas variáveis
envolvidas no processo spray drying, torna-se
importante analisá-las para uma melhor
compreensão do fenômeno, justificando assim,
o desenvolvimento do presente trabalho.
MATERIAIS E MÉTODOS
Os ensaios para o estudo da secagem da
biomassa de banana verde foram realizados em
um spray dryer experimental, construído para o
desenvolvimento deste trabalho, que está
representado na Figura 1. O equipamento é
constituído de uma câmara de secagem com
volume de 0,2 m 3 , sendo o diâmetro de 0,63 m
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e a altura de 0,91 m, fabricada em aço carbono
e revestida internamente com resina polimérica
(epóxi). O ar foi aquecido por dois aquecedores,
de resistência elétrica com potência de 2.000 W
cada e instalados na câmara em lados opostos.
Na biomassa de banana verde,
industrializada e na forma pastosa, foi
adicionada água para evitar a obstrução do
atomizador e dos dutos do equipamento. Assim,
nos ensaios foi utilizada uma suspensão de
pasta de banana e água na concentração de
50%.
A suspensão foi armazenada em um tanque
cilíndrico contendo um agitador para
homogeneização da alimentação e aquecida,
antes de ser atomizada, em um trocador de calor
composto de tubo duplo e resistência elétrica.
Uma bomba peristáltica constituída de um rotor
de alumínio com quatro roletes e acionado por
um motor elétrico com controle de rotação
injetou a suspensão no atomizador rotativo,
construído em alumínio com 30,25 mm de
diâmetro e 162,88 mm 2 de área dos orifícios. O
atomizador foi movimentado por um motor
elétrico de potência 127 W, com controle de
rotação e arrefecido por um cooler. Para o
acionamento e comando do equipamento foi
utilizado um painel de controle.
Figura 1. Unidade experimental de spray dryer
1) Câmara de secagem; 2) Motor elétrico e estrutura com função de deslocamento vertical; 3) Bomba peristáltica; 4) Indicador de
temperatura; 5) Mangueiras de silicone para o transporte da suspensão; 6) Tanque de alimentação da suspensão com agitador; 7) Controlador
de vazão volumétrica; 8) Aquecedor de ar; 9) Trocador de calor para pré-aquecimento da suspensão.
No experimento foram utilizadas três
variáveis controladas, em dois níveis de
variação, o que correspondeu à realização de
oito ensaios (2 3 ). Definiu como resposta o
tamanho dos grânulos. A Tabela 1 apresenta as
variáveis controladas e fixadas.
A partir da regulagem do spray dryer nas
condições de cada ensaio, coletou-se o produto
durante 15 minutos. Em seguida as amostras
foram pesadas, registrando-se a massa, e
colocadas em uma estufa, sendo aferido o peso
até atingir um valor constante, para se obter a
umidade relativa na base úmida. Em um
microscópico ótico foram determinados os
tamanhos dos grânulos.
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320 Estudo de viabilidade para produção da farinha de banana verde em spray dryer Oi et al.
Variáveis
controladas
Variáveis
fixadas
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 2 apresenta os oito ensaios
realizados no spray dryer experimental, em
que: R é a rotação do atomizador; T é a
Tabela 1. Valores das variáveis utilizadas nos ensaios.
Descrição Valores
Rotação do atomizador
23.000 rpm
27.000 rpm
Temperatura de alimentação
30ºC
40ºC
Vazão de alimentação
40 mL/min
60 mL/min
Concentração da suspensão 50%
Vazão de entrada de ar 1,5 kg/s
Temperatura da câmara de secagem 160ºC
temperatura de alimentação; Q é a vazão de
alimentação; UR é a umidade relativa na base
úmida e D é o tamanho dos grânulos do produto
seco.
Tabela 2. Ensaios realizados na unidade experimental de spray dryer.
Ensaio
R
(rpm)
T
( o C)
Q
(mL/min)
UR
(%)
D
(µm)
1 23000 30 40 4,23 545
2 23000 30 60 3,76 595
3 23000 40 40 8,10 520
4 23000 40 60 5,19 570
5 27000 30 40 10,92 370
6 27000 30 60 59,26 410
7 27000 40 40 50,91 335
8 27000 40 60 59,40 385
Os dados coletados do experimento
foram tratados estatisticamente no software
Minitab 14 para analisar as influências das
variáveis no tamanho dos grânulos. A Figura 2
ilustra a variação do tamanho dos grânulos
pelas variáveis rotação do atomizador,
temperatura da alimentação e vazão de
alimentação. A linha horizontal presente nos
três gráficos representa o tamanho médio dos
grânulos (466 µm).
Os ensaios realizados com a rotação de
27.000 rpm apresentaram amostras com menor
tamanho de grânulos, variando entre 335 µm e
410 µm, quando comparado com a outra
rotação ensaiada, cuja dimensão registrou
valores de 520 µm a 595 µm.
O de tamanho dos grânulos encontrados
nesta pesquisa está dentro dos padrões obtidos
nos estudos de Oi (2011), OI, Tambourgi e
Moraes Jr. (2010) e Oi et al. (2009). Como
referência, o tamanho médio dos grânulos de
farinha de trigo situa-se em torno de 250 µm,
portanto, é possível empregar a biomassa de
banana verde na forma de farinha para
produção de massas e outras preparações.
A rotação de 27.000 rpm proporcionou
maior velocidade à suspensão atomizada,
contribuindo para uma pulverização mais
eficiente, o que resultou na obtenção de farinha
com menor tamanho de grânulos, em
comparação com o outro nível ensaiado.
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Estudo de viabilidade para produção da farinha de banana verde em spray dryer Oi et al. 321
Mean of Tamanho
550
500
450
400
350
550
500
450
400
350
Main Effects Plot (data means) for Tamanho
23000
40
Rotação Temperatura
Vazão
27000
60
Figura 2. Efeitos das variáveis para o tamanho dos grãos
A temperatura de alimentação de 40ºC
gerou amostras com menor dimensão de
grânulo, quando comparada com a outra
temperatura utilizada no experimento. Essa
maior temperatura contribuiu para uma
secagem mais eficiente dentro da câmara e,
portanto, a obtenção de amostras com menor
tamanho dos grânulos.
O melhor resultado da resposta foi obtido
com a vazão de alimentação de 40 mL/min. Um
menor volume de suspensão por unidade de
tempo atomizado permitiu melhor pulverização
em comparação com a vazão de 60 mL/min,
Term
Rotação
Vazão
Temperatura
0
Pareto Chart of the Standardized Effects
(response is Tamanho, Alpha = ,05)
2,78
10
30
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40
produzindo dessa forma farinha de banana
verde com menor dimensão de grânulos.
No gráfico de Pareto do efeito das três
variáveis para a resposta tamanho dos grânulos,
obtido no MINITAB 14 e representado pela
Figura 3, a linha vertical na cor vermelha se
refere ao nível de significância estatística para
α = 0,05. Dentre as três variáveis do
experimento, a rotação do atomizador foi
aquela que mais influenciou na variação da
dimensão dos grânulos do produto seco no
spray dryer. Ressalta-se que todas as variáveis
apresentaram significância estatística no
fenômeno.
20
30
Standardized Effect
Figura 3. Gráfico de Pareto para os efeitos das variáveis no tamanho dos grânulos
40

322 Estudo de viabilidade para produção da farinha de banana verde em spray dryer Oi et al.
O disco atomizador cumpre o papel de
dispersar o líquido na câmara de secagem em
um campo centrífugo, através do movimento
rotativo. O fluido deixa o disco na forma de
uma película líquida que se fragmenta em
gotículas, ou então em filamentos e depois em
gotículas, que serão secas com o fluxo de ar
quente introduzido na câmara. Assim, a rotação
torna-se relevante no processo de secagem,
influenciando na dimensão de grânulos do
produto seco.
CONCLUSÃO
O estudo de viabilidade para produção da
farinha de banana verde em spray dryer com
atomizador rotativo concluiu que:
I. O ensaio n o 7 foi aquele que apresentou a
amostra com a menor dimensão de grânulos
(335 µm), sendo obtido com os seguintes
valores das variáveis: rotação do disco de
27.000 rpm; temperatura de alimentação de
40 o C e vazão de alimentação de 40 mL/min;
II. A rotação do disco atomizador foi aquela
que mais influenciou na variação do tamanho
dos grânulos da farinha de banana verde
produzia pelo spray dryer e apresentou
significância estatística no experimento, assim
como as outras variáveis;
III. Em todos os ensaios foi possível obter a
farinha da banana verde, comprovando-se a
viabilidade de produzir a farinha de banana
verde em spray dryer, assim como nos
trabalhos de Oi (2011), Oi, Tambourgi e
Moraes Jr (2010) e Oi et al. (2009).
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