REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA ISSN 1519-5228 Volume 24 - Número 1 - 1º Semestre 2024

1. REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA ISSN 1519-5228
Volume 24 - Número 1 - 1º Semestre 2024
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E TEMPO DE SECAGEM DA CASCA DO UMBU
(Spondias tuberosa) EM ESTUFA COM CIRCULAÇÃO FORÇADA DE AR
José Hugo Simplicio de Sousa1
; Morgana Fabíola Cunha Silva Canuto2
; Fabiana Pimentel Macêdo
Farias3
; Débora Rafaelly Soares Silva4
RESUMO
O umbu (Spondias tuberosa) é uma fruta originária da região semiárida do Brasil. Ele é
conhecido por ter apenas uma safra por ano, tornando-se altamente perecível. Após a
colheita, o umbu amadurece rapidamente e tem um curto período de consumo fresco, de dois
a três dias. Para reduzir o desperdício e aumentar sua durabilidade, o umbu pode ser
submetido ao processo de secagem, no qual a umidade é removida sob condições
controladas de temperatura, umidade e fluxo de ar. Esse processo ajuda a preservar a fruta e
suas cascas, tornando-a disponível por mais tempo e aproveitando seus benefícios
nutricionais em uma variedade de produtos alimentícios. O objetivo deste estudo foi realizar
o processo de secagem das cascas de umbu, com foco na análise de variáveis que afetam o
processo. Através de um delineamento experimental, examinamos o impacto das variáveis
de entrada, como temperatura e tempo de secagem, sobre uma variável de interesse crucial,
conhecida como constante cinética. Essa constante foi determinada utilizando modelos
matemáticos de Page e Lewis. A análise estatística revelou um modelo estatisticamente
significativo, com um nível de confiança de 95%. Notavelmente, descobrimos que a
temperatura desempenhou um papel significativo na variação da variável de resposta ao
longo do processo de secagem.
Palavras-chave: Desidratação, Conservação, Resíduo agroindustrial.
INFLUENCE OF TEMPERATURE AND DRYING TIME ON UMBU (Spondias tuberosa)
PEEL IN A FORCED-AIR OVEN
ABSTRACT
The umbu (Spondias tuberosa) is a fruit native to the semi-arid region of Brazil. It is known
for having only one harvest per year, making it highly perishable. After harvest, umbu
ripens quickly and has a short fresh consumption period of two to three days. To reduce
waste and increase its shelf life, umbu can be subjected to the drying process, in which
moisture is removed under controlled conditions of temperature, humidity and air flow. This
process helps preserve the fruit and its peel, making it available for longer and taking
advantage of its nutritional benefits in a variety of food products. The aim of this study was
to carry out the drying process of umbu peels, with a focus on analyzing the variables that
affect the process. Using an experimental design, we examined the impact of input variables,
such as temperature and drying time, on a crucial variable of interest, known as the kinetic
constant. This constant was determined using Page and Lewis mathematical models.
Statistical analysis revealed a statistically significant model, with a 95% confidence level.
Notably, we found that temperature played a significant role in the variation of the response
variable throughout the drying process.
Keywords: Dehydration, Conservation, Agroindustrial waste. 111

2. INTRODUÇÃO
O Brasil apresenta uma grande variedade
de espécies de frutas exóticas e nativas, que são
sub-exploradas e apresentam grande potencial
para utilização agroindustrial, podendo ser uma
possível fonte de renda para a população local.
Essas frutas representam uma oportunidade para
os agricultores locais terem acesso a mercados
especiais, onde os consumidores enfatizam o
caráter exótico e a presença de nutrientes capazes
de prevenir doenças degenerativas (SILVA et al.,
2014).
Dentre os frutos cultivados em solos
brasileiros, tem-se o umbu, fruto nativo da região
Nordeste com sabor levemente ácido que agrada
o paladar, rico em vitamina C, resistente a longos
períodos de seca e que é fonte de renda para
inúmeros agricultores da região. O fruto tem em
média 2-4 cm de diâmetro, 10-20g de peso e são
constituídos por 22% de casca, 68% de polpa e
10% de caroço. Porém, é um fruto de apenas uma
safra ao ano e de extrema perecibilidade após sua
colheita que apresenta apenas durabilidade de
dois a três dias quando maduro (MELO;
ANDRADE, 2010; SOUZA et al., 2021).
A indústria de processamento de frutas
está em constante expansão com aumentos
sistemáticos no rendimento. No entanto, o
aumento da capacidade produtiva também gera
um aumento de resíduos sólidos. Estima-se que
mais de 1,3 bilhão de toneladas de resíduos são
gerados a cada ano pela indústria frutífera. Como
esses resíduos possuem alto teor orgânico, podem
representar um perigo ambiental se não forem
descartados adequadamente (GUPTA et al., 2019;
MARTINS et al., 2019). As cascas das espécies
frutíferas Spondias possuem grande potencial
agroindustrial devido a características peculiares
como sabor e aroma. Além dessas características,
as cascas são compostas por carboidratos,
proteínas e pectinas (MIGUEL et al., 2008;
SOUSA et al., 2015).
A qualidade dos produtos agrícolas, é
função dos fatores pré-colheita, da colheita
propriamente dita e da pós-colheita. Na fase de
pós-colheita, a secagem é um processo tradicional
na conservação, responsável por diminuir a
disponibilidade de água para reações de
deterioração, assegurando a qualidade e
estabilidade do produto, considerando que a
diminuição da quantidade de água do material
reduz a atividade biológica e as mudanças
químicas e físicas que ocorrem durante o
armazenamento (CELMA et al., 2012;
BOTELHO et al., 2015; CASARIN et al., 2016).
A secagem é uma das técnicas mais
antigas utilizadas pelo homem para conservar os
alimentos, uma vez que ao diminuir a sua
umidade, bem como sua atividade de água, cria
condições desfavoráveis para o crescimento
microbiano. Esse método possui inúmeras
vantagens, entre as quais pode-se citar a
conservação do produto, a redução do seu peso,
com a consequente redução do custo de
transporte e armazenamento refrigerado e
prolonga a vida útil do alimento (CORNEJO et
al., 2003; CELESTINO, 2010; COSTA VIANA,
2020.).
Neste contexto, este trabalho tem como
objetivo realizar um estudo do processo de
secagem da casca do umbu (Spondias tuberosa),
estudando o efeito de algumas variáveis no
processo.
METODOLOGIA
O trabalho foi desenvolvido no
Laboratório de Hidráulica e Fenômenos de
Transporte da Unidade Acadêmica de Tecnologia
do Desenvolvimento (UATEC), do Centro de
Desenvolvimento Sustentável do Semiárido
(CDSA), da Universidade Federal de Campina
Grande (UFCG), em Sumé, Paraíba. A matéria-
prima utilizada no estudo, foi a casca do umbu,
resíduo resultante do processo do despolpamento
dos frutos. Os umbus adquiridos no comércio
local, foram lavados em água corrente e depois
sanitizados com água clorada 50 mg L-1
de cloro
livre ativo por 10 minutos, após a sanitização os
frutos foram descascados de forma manual,
separando a polpa do resíduo, a casca obtida foi
submetido ao processo de secagem.
Os níveis para cada variável estão
apresentados na Tabela 1. O planejamento
fatorial realizado neste trabalho é do tipo 22
com
a realização de mais 3 experimentos no ponto
central, cuja matriz encontra-se descrita na
Tabela 2. A matriz de planejamento teve como
variáveis de entrada a temperatura e o tempo de
secagem, enquanto que a variável de resposta, a
constante de secagem (k). Em seguida, foi

3. aplicado os modelos matemáticos de regressão
não linear (Tabela 3) de Page e Lewis para ajustar
os dados experimentais, conforme (SOUSA et al.,
2023).
Tabela 1. Níveis das variáveis do planejamento fatorial.
Variáveis independentes Nível (-1) Ponto central (0) Nível (+1)
T (°C) 60 70 80
t (h) 6 8 10
Fonte: Elaborado pelos autores.
Tabela 2. Matriz do planejamento experimental.
Ensaios Temperatura (°C) Tempo (h)
1 -1 (60) -1 (6)
2 +1 (80) -1 (6)
3 -1 (60) +1 (10)
4 +1 (80) +1 (10)
5 0 (70) 0 (8)
6 0 (70) 0 (8)
7 0 (70) 0 (8)
Fonte: Elaborado pelos autores.
Tabela 3. Modelos matemáticos.
Modelo Equações
Page RX = exp. (-k.tn
) (Eq.1)
Lewis RX = exp. (-k.t) (Eq.2)
Onde: RX – razão de umidade (b.s.); t – tempo; k – constante de secagem; n – coeficiente da equação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 4 observa-se os valores
estatísticos do parâmetro de ajuste dos modelos
matemáticos analisados na cinética de secagem
da casca do umbu em estufa com circulação
forçada de ar.
Tabela 4. Parâmetro obtido para os modelos matemáticos.
Modelos Ensaios k
Page
1 0,0024
2 0,0042
3 0,0024
4 0,0043
5 0,0029
6 0,0030
7 0,0027
Lewis
1 0,0083
2 0,0124
3 0,0078
4 0,0134
5 0,0120
6 0,0106
7 0,0103
Onde: k: constante de secagem.
O parâmetro “k” (modelos de Page e
Lewis), que representa a constante da taxa de
secagem aumentou com a elevação da
temperatura de secagem. Desempenho similar foi
observado por Alves et al. (2021), ao avaliarem a
cinética da secagem da casca de jabuticaba,
secagem de grãos de sorgo Silva et al. (2023),
secagem de camada fina de rodelas de tomate
Khama et al. (2022), folhas de timbó Martins et
al., (2015), frutos de amendoim Araujo et al.
(2017), sementes de melão Silva et al., (2019) e
na secagem de talos de repolho Ribeiro et al.,
(2020). Na Tabela 5, têm-se a análise da
variância (ANOVA) realizada para avaliar a
influência da temperatura e tempo de secagem,
durante o processo de secagem exerceram sobre a
constante cinética, na secagem da casca do umbu
em estufa com circulação forçada de ar.

4. Tabela 5. Análise de variância (ANOVA).
Variável resposta Coeficiente de correlação Teste F calculado (Fc) Teste F tabelado (Ft) Teste Fc/Ft
k (Modelo de Page) 0,96 12,63 9,28 1,36
k (Modelo de Lewis) 0,96 12,00 9,28 1,29
Fonte: Elaborado pelos autores.
Conforme descrito na Tabela 5, verifica-
se que as constantes cinéticas dos modelos de
Page e Lewis, apresentam modelo
estatisticamente significativo, ao nível de 95% de
confiança, possuindo um coeficiente de
correlação de 0,96. Já que através do Teste F
constatou-se que o valor de Fcalculado (12,63),
(12,00) é maior que o Ftabelado (9,28), (9,28),
respectivamente, considerando o nível de
confiança e os graus de liberdade da regressão e
do resíduo. Resultado semelhante ao aprestando
por Souza et al. (2020), com valor de coeficiente
de correlação de 0,96, em estudo com a polpa do
umbu, usando o método de secagem Foam-Mat.
Diante do resultado do planejamento
experimental, foi possível obter os modelos
codificados em função das variáveis de entrada,
para o modelo de Page e Lewis, respectivamente,
apresentados nas Equações 3 e 4.
k = 0,00313 + 0,00185T + 0,00005t + 0,00005Tt, (Eq. 3)
k = 0,01071 + 0,00482T + 0,00022t + 0,00077Tt, (Eq. 4)
Onde: k: constante de secagem; T: temperatura de secagem; t: tempo de secagem.
O efeito das variáveis independentes
(temperatura e tempo de secagem) sobre a
variável dependente, constante de secagem (k),
foram avaliadas na forma de diagramas de Pareto,
com um nível de 95% de confiança, utilizando o
Software Statistica®.
Figura 1. Diagrama de Pareto dos efeitos das variáveis independentes sobre a constante k: (A) - Modelo de Page e (B) -
Modelo de Lewis. Fonte: Autores.
Conforme a análise dos diagramas de
Pareto, apresentados na Figura 1, pôde-se
constatar que, dentre as variáveis de entrada
estudadas, apenas a temperatura de secagem
apresenta-se estatisticamente significativa diante
a variável resposta, constante k (Modelos de Page
e Lewis), ao nível de 95% de confiança, notando-
se que as variáveis tempo de secagem e a iteração
temperatura e tempo de secagem não influenciam
de maneira significativa esse parâmetro.
Na Figura 2, são apresentadas as
superfícies de resposta correspondente ao efeito
da temperatura e tempo de secagem sobre a
constante da taxa de secagem, obtidas pelos
modelos de Page e Lewis, respectivamente.

5. Figura 2. Superfícies de respostas para a variável k em função da temperatura e do tempo: (A) - Modelo de Page e (B) -
Modelo de Lewis. Fonte: Autores.
Observa-se através da Figura 2, o tempo
de secagem não influencia nos resultados
encontrados da constante de secagem, porém
nota-se que, com o aumento da temperatura
empregada durante o processo de secagem da
casca do umbu têm-se maiores valores desta
constante de secagem, confirmando o que foi
observado anteriormente, na representação do
diagrama de Pareto (Figura 1).
Resultado observado por Alexandre et al.
(2013), ao estudarem a cinética de secagem do
resíduo de abacaxi enriquecido em estufa de
circulação de ar e aplicando o planejamento
experimental fatorial nas temperaturas de (40, 50
e 60°C) com velocidade de ar (0,8 a 1,3 m s-1
),
por meio da análise da variância, observaram que
a temperatura foi a variável de entrada que
expressou com uma maior significância,
influência em cima das variáveis respostas
estudadas. O mesmo foi observado por
Nascimento et al. (2017), ao utilizarem a
superfície de resposta no estudo da secagem de
polpa de bacaba (Oenocarpus bacaba Mart) em
leito de jorro, a temperatura influenciou
positivamente na variável resposta, muito em
vista que o aumento de temperatura se relaciona
com aumento das taxas de transferência de calor.
CONCLUSÃO
A análise estatística realizada gerou um
modelo estatisticamente significativo para a
constante de secagem (variável resposta) ao nível
de 95% de confiança, sendo a variável
temperatura, a que apresentou influência
significativa sobre a variável resposta, sendo
verificado que a constante da taxa de secagem
aumentou com a elevação da temperatura de
secagem.
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________________________________________
1- Graduando em Eng. de Biossistemas, Centro
de Desenvolvimento Sustentável do Semiárido
(CDSA), Universidade Federal de Campina
Grande (UFCG), Sumé-PB, Brasil. (Autor para
correspondência). E-mail:
jose.hugo@estudante.ufcg.edu.br;
hugosimplicio123@gmail.com.
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5068-0663
2- Dra. em Eng. de Processos, Profa. Centro de
Desenvolvimento Sustentável do Semiárido
(CDSA),
Universidade Federal de Campina Grande
(UFCG), Sumé-PB, Brasil. E-mail:
morgana.fabiola@professor.ufcg.edu.br. ORCID:
https://orcid.org/0000-0003-4880-3788
3- Dra. em Eng. de Processos, Prof a . Centro de
Desenvolvimento Sustentável do Semiárido
(CDSA),
Universidade Federal de Campina Grande
(UFCG), Sumé-PB, Brasil. E-mail:
fabiana.pimentel@professor.ufcg.edu.br. ORCID:
https://orcid.org/0000-0003-4168-9601
4- Dra. em Eng. de Processos, Universidade
Federal de Campina Grande (UCFG), Campina
Grande-
PB, Brasil. E-mail:
deborarafaelly@yahoo.com.br. ORCID:
https://orcid.org/0000-0002-7727-9535
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