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Título: Avaliação do processo de obtenção da cajuína por resinas de troca iônica
Autor(es): Vidal, Rogéria Helen Lima
Palavras-chave: Resina de troca iônica;Tanninos condensados;Suco de caju;Cajuína
Data do documento: 11-Mar-2016
Citação: VIDAL, Rogéria Helen Lima. Avaliação do processo de obtenção da cajuína por resinas de troca iônica. 2016. 130f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: The cajuína is a refreshing drink, very consumed and appreciated because of its characteristic flavor, which is slightly astringent, free of turbidity due to the low level or absence of tannins, obtained from the cashew apple. Traditionally, the tannins are removed by non-standardized and/or rudimentary techniques, thus reducing the quality of the final product. Thus, this study aimed to remove the cashew apple juice tannins through the ion exchange process for obtaining the clarified cashew apple juice (cajuína). For that, two strong base resins were used, and a macroporous and other gel type. Equilibrium studies were carried out in batch and from them were evaluated operating parameters: temperature (25 to 50 °C), the resin ratio:juice (1:3, 1:6 and 1:9), stirring speed (50 and 122 rpm), maintaining the contact time constant. Based on the results, the optimized conditions were observed and from that heat treatment was conducted to obtain the cajuína. Were carried out physical and chemical analysis (pH, acidity, soluble solids - SST) as well as analysis of thermal and rheological properties of cajuína and other products from cashew (nectar and pulp). Studies in fixed bed (continuous system) were also performed using two systems: standard solution (catechin + vitamin C + sucrose) and cashew apple juice. The modeling of the process has been carried out using Langmuir, Freundlich, Sips, Toth and Radke-Prausnitz models. The experimental results showed that the macroporous anionic resin presented a removal of tannins around 80% in optimal conditions (30 °C, 1:6, 122 rpm, 1 h). The cajuína obtained after the ion exchange process was clear and translucent, with low astringency, acidity and soluble solids (°Brix), according to Brazilian legislation. The physicochemical characterization for cajuína, nectar and cashew pulp presented in accordance with Brazilian legislation. For the thermal properties, the cajuína showed lower density (ρ = 1.035 ± 0.005 g / cm3), and higher thermal conductivity values (k = 0.58 ± 0.02 W/m °C), thermal diffusivity (α = 1.44 ± 0.02 × 10 -7 m2/s) and specific heat (Cp = 3834 ± 109 kJ/kg °C) when compared with the other cashew products. Rheological studies showed that cajuína behaved like a non-Newtonian fluid and presented a dilatant behavior at all tested temperatures, and that the Ostwald-de-Waelle model was the best fit to the experimental data for cajuína. Through the fixed bed of studies it was observed that vitamin C and sucrose showed no influence on the removal of catechin by macroporous resin. Regarding the cashew apple juice, even if these juices have shown differences in the amount of initial tannins, juice 1 (15 ± 1 mg/100g) and juice 2 (115 ± 1 mg/100 g) before passing through the fixed bed, the results showed that it is possible to obtain a completely clarified juice with the process of ion exchange column, presenting itself as a good alternative for obtaining the cajuína. Among the models evaluated, Sips, Freundlich and Radke-Prausnitz presented the best fitting with high R2 (0.9999; 0.9982; 0.9979, respectively), the Sips model presented the best fit to the experimental data. Thus, it was observed that the use of ion exchange resin strong base macroporous proved to be viable, being an important alternative for the production of cajuína.
metadata.dc.description.resumo: A cajuína é uma bebida refrescante, muito consumida e apreciada devido ao seu sabor característico, sendo este, levemente adstringente, isenta de turbidez devido ao baixo teor ou ausência de taninos, obtida a partir do pseudofruto do cajueiro. Tradicionalmente, os taninos são removidos por técnicas não padronizadas e/ou rudimentares, diminuindo a qualidade do produto final. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo remover os taninos condensados do suco de caju através do processo de troca iônica para se obter o suco de caju clarificado (cajuína). Para tal, foram utilizadas duas resinas de base forte, sendo uma macroporosa e outra do tipo gel. Estudos de equilíbrio em batelada foram realizados e a partir deles foram avaliados os parâmetros operacionais: temperatura (25 a 50 °C), proporção resina:suco (1:3, 1:6 e 1:9), velocidade de agitação (50 e 122 rpm), mantendo o tempo de contato constante. Com base nos resultados, foi evidenciada uma condição otimizada, e a partir desta foi realizado o tratamento térmico para a obtenção da cajuína. Foram realizadas análises físico-químicas (pH, acidez, sólidos solúveis totais - SST) assim como análises das propriedades térmicas e reológicas da cajuína e de outros produtos oriundos do caju (néctar e polpa). Estudos em leito fixo (sistema contínuo) também foram realizados utilizando dois sistemas: solução padrão (catequina + vitamina C + sacarose) e suco de caju. A modelagem do processo foi ainda realizada utilizando modelos de Langmuir, Freundlich, Sips, Toth e Radke-Prausnitz. Os resultados experimentais mostraram que a resina aniônica macroporosa apresentou remoção de taninos em torno de 80% nas condições otimizadas (30 °C, 1:6, 122 rpm, 1 h). A cajuína obtida após o processo de troca iônica se apresentou límpida e translúcida, com baixa adstringência, acidez e SST (°Brix), conforme requerido pela legislação brasileira. A caracterização físico-química da cajuína, néctar e polpa de caju se apresentou de acordo com a legislação brasileira. Para as propriedades térmicas, a cajuína apresentou menor densidade (ρ = 1,035 ± 0,005 g/cm3), e maiores valores de condutividade térmica (k = 0,58 ± 0,02 W/m °C), difusividade térmica (α = 1,44 ± 0,02 × 10 -7 m2/s) e calor específico (Cp = 3834 ±109 kJ/kg °C), quando comparado com os outros produtos do caju. Estudos reológicos mostraram que a cajuína se comportou como um fluido não newtoniano e apresentou um comportamento dilatante em todas as temperaturas avaliadas, e que o modelo de Ostwald-de-Waelle foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais para a cajuína. Através dos estudos em leito fixo foi possível observar que a vitamina C e a sacarose não apresentaram influência na remoção da catequina pela resina macroporosa. Em relação ao suco de caju, mesmo que estes sucos tenham apresentado diferenças na quantidade de taninos iniciais, suco 1 (15 ± 1 mg/100 g) e suco 2 (115 ± 1 mg/100 g) antes da passagem pelo leito fixo, os resultados mostraram que é possível se obter um suco completamente clarificado com o processo em coluna de troca iônica, apresentando-se como uma boa alternativa para a obtenção da cajuína. Dentre os modelos avaliados, Sips, Freundlich e Radke-Prausnitz apresentaram os melhores ajustes com elevado R2 (0,9999; 0,9982; 0,9979, respectivamente), sendo o modelo de Sips o que apresentou melhor ajuste aos dados experimentais. Assim, observou-se que a utilização de resina de troca iônica macroporosa de base forte se mostrou viável, sendo uma importante alternativa para a produção da cajuína.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22219
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