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Título: Estudo da secagem artificial de amêndoas de cacau visando ao aproveitamento na indústria de chocolate : otimização estrutural do processo e eficiência energética.
Autor(es): Imberti, Rodrigo Mazolini
Orientador: Arrieche, Leonardo da Silva
Coorientador: Porto, Paulo Sérgio da Silva
Data do documento: 30-Mar-2017
Citação: IMBERTI, Rodrigo Mazolini. Estudo da secagem artificial de amêndoas de cacau visando ao aproveitamento na indústria de chocolate: otimização estrutural do processo e eficiência energética. 2017. 97 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo, São Mateus, 2017.
Resumo: O beneficiamento do cacau, fruto em destaque no norte do ES, tem por finalidade manter a qualidade das amêndoas secas para uso como matéria prima na fabricação de produtos de cacau como o chocolate, manteiga de cacau e outros. É comum a secagem solar, devido à sua fácil implementação. No entanto, a qualidade das amêndoas pode ser comprometida, pois esse processo depende das condições climáticas. Desse modo, existe como alternativa à utilização de secadores convectivos artificiais. Entre os modelos de secadores já existentes no mercado, para secagem de grãos em geral, foi selecionado o túnel de vento, com controle da temperatura e do fluxo de ar. As secagens foram conduzidas por meio de camada única, utilizando o cultivar CCN 51, modulando-se a temperatura do ar de secagem em esquemas step down (SD), step up (SU) ou fixa (FX), com variações de fluxo do ar entre 1 a 3 m.s-1. O objetivo é de maximizar a preservação dos compostos fenólicos encontrando as melhores condições operacionais de secagem das amêndoas de cacau, previamente fermentadas em 5 dias, tendo como variável resposta a xbs(final), encolhimento, CFT e atividade antioxidante com EC50 de cada experimento. Por meio das técnicas da Engenharia de Processos, desenvolveu-se uma árvore de estados com seis subsistemas, entre a raiz, despolpamento, fermentação, método de secagem, tipo de escoamento do ar e modulação de temperatura do ar. Para a seleção dos ramos promissores, os métodos heurístico e evolutivo foram empregados. A secagem foi interrompida quando a variação de massa era menor que 1% em períodos de 30 min. Com a aquisição de imagens das amêndoas durante a secagem por meio de câmera digital, foram tratadas pelo software ImageJ®, que possibilitou a determinação da área em função do tempo. As medidas de temperatura do ar antes e após a amostra, no interior do túnel, permitiu obter valores de eficiência energética de secagem, que se mostrou inferior a 10 % em média aritmética e os resultados não foram satisfatórios, sendo necessários melhorias no processo. Para a quantificação dos compostos fenólicos totais, seguiu-se o método de Folin-Ciocalteu, com base em ácido gálico, como composto fenólico padrão. A atividade antioxidante foi determinada pelo ensaio espectrofotométrico do radical DPPH. Por meio de análise estatística, verificou-se que houve uma maior influência na modulação de temperatura em relação a velocidade do ar de secagem. A partir deste estudo, definiu-se que o esquema step down satisfazia como melhor condição operacional na etapa de secagem artificial, no qual conferiu melhores características funcionais para as amêndoas secas com teores de CFT superiores a 3,0 mgEAG/100 mg Cacau. Palavras-Chave: Otimização Estrutural. Cacau. Secagem. Compostos Fenólicos Totais. Antioxidantes.
The purpose of cocoa processing, the fruit of which is highlighted in the north of ES, is to maintain the quality of dried almonds for use as raw material in the manufacture of cocoa products such as chocolate, cocoa butter and others. Solar drying is common because of its easy implementation. However, the quality of the almonds can be compromised, as this process depends on the climatic conditions. Thus, it exists as an alternative to the use of artificial convective dryers. Among the models of dryers already on the market, for grain drying in general, the wind tunnel was selected, with temperature and airflow control. The dryings were conducted through a single layer using the CCN 51 cultivar, modulating the drying air temperature in step up (SD), step up (SU) or fixed (FX) schemes, with variations of air flow Between 1 and 3 ms-1. The objective is to maximize the preservation of the phenolic compounds by finding the best operational conditions for drying the cocoa beans, previously fermented in 5 days, having as response variable 𝑥𝑏𝑠 (𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) , shrinkage, CFT and antioxidant activity with EC50 of Each experiment. Through the techniques of Process Engineering, a tree of states with six subsystems was developed, including root, pulp, fermentation, drying method, type of air flow and modulation of air temperature. For the selection of the promising branches, the heuristic and evolutionary methods were used. Drying was stopped when the mass change was less than 1% in periods of 30 min. With the acquisition of images of the almonds during drying by means of digital camera, they were treated by the ImageJ® software, which enabled the determination of the area as a function of time. The air temperature measurements before and after the sample inside the tunnel allowed to obtain energy efficiency values of drying, which was lower than 10% in arithmetic mean and the results were not satisfactory, and improvements in the process were required. For the quantification of the total phenolic compounds, the Folin-Ciocalteu method, based on gallic acid, was used as the standard phenolic compound. The antioxidant activity was determined by the spectrophotometric assay of the DPPH radical. By means of statistical analysis, it was verified that there was a greater influence on the temperature modulation in relation to the speed of drying air. From this study, the stepdown scheme was defined as the best operational condition in the artificial drying stage, in which it gave better functional characteristics for dry almonds with CFT contents higher than 3.0 mgEAG/100 mg Cocoa.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/8436
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