Modelagem e validação experimental da secagem convectiva de fatias de yacón (Smallanthus sonchifolius).

Autor(es)

Bianca Cristine Marques

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2023-07-10

Membros da banca

Carmen Cecilia Tadini; Livia Chaguri e Carvalho; Gabriela Alves Macedo; Caciano Pelayo Zapata Noreña

• Orientador: Carmen Cecilia Tadini

Resumo

As raízes de yacón (Smallanthus sonchifolius) são utilizadas como alternativas em dietas com restrição de açúcares. Devido à presença de frutanos como os fruto-oligossacarídeos (FOS) e a inulina, apresentam sabor doce, mas quando ingeridas resultam em baixo índice glicêmico. Existem evidências de que, dependendo das condições de secagem, os FOS e a inulina são hidrolisados a açúcares simples. A motivação deste trabalho foi estudar o processo de secagem de yacón, de forma a identificar a distribuição de temperatura e umidade no produto, fatores relevantes para a hidrólise dos frutanos. Para isto, três etapas principais foram realizadas: secagem em escala piloto, secagem em escala laboratorial, e simulação. Na literatura não foram encontrados trabalhos relativos a secagem convectiva de yacón com controle de umidade relativa (UR). Neste trabalho em escala piloto, esta lacuna foi suprida. Foram obtidos dados da cinética de secagem em quatro condições (50-60 °C; 20-30 % UR), com controle e registro em tempo real das condições do ar e da massa de amostra. O encolhimento sofrido pelo yacón é considerável e foi medido durante o processo: ao final da secagem, as fatias tinham em média um quinto da altura e dois terços do raio original. A cinética de secagem foi descrita ajustando-se diversos modelos: aplicando-se o modelo clássico de Lewis (1921), o valor do parâmetro de velocidade inicial, k1 ,variou de (1,37-1,75) s-1. Na etapa em escala laboratorial, também com controle das condições do ar de secagem e medição em tempo real da massa, imagens da amostra de yacón durante a secagem foram obtidas como projeções. A partir desta etapa, com medições macroscópicas e microscópicas (por miscroscopia de varredura ambiental), foi possível concluir que a formação de poros durante a secagem é negligenciável. Esta informação, juntamente com os dados de cinética e encolhimento obtidos na escala piloto, foi essencial para desenvolver a simulação. Foi possível estimar espacialmente a distribuição de temperatura, umidade, atividade de água e difusividade mássica ao longo da fatia de yacón durante a secagem, e a simulação previu bem a umidade média obtida experimentalmente. Observou-se que, apesar da rápida uniformização da temperatura, a umidade no centro da fatia de yacón permanece alta até o final da secagem, sendo necessária especial atenção às últimas horas de processamento. Finalmente, foram obtidos termogramas e isotermas de sorção do produto seco, e mediu-se o conteúdo de frutanos, que ficou entre (29,61-40,74) g frutanos/100 g, base seca, sendo que a condição que melhor preservou os frutanos foi a secagem a 60 °C e 30 % UR. Os termogramas e as isotermas foram utilizados para construir um diagrama de estado, que apresentou formato típico para produtos ricos em carboidratos. (AU)

• Processo FAPESP: 18/21327-1 - Modelagem matemática da secagem convectiva de fatias de yacon (Smallanthus sonchifolius)
• Beneficiário: Bianca Cristine Marques
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado