Hidratação de grão-de-bico (Cicer arietinum L.) : estudo cinético e influência na qualidade tecnológica do grão

Orientadora: Profª. Drª. Regina Maria Matos Jorge

Coorientador: Prof. Dr. Luiz Mário Matos Jorge

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 29/08/2017

Inclui referências : f. 117-132

Resumo: O grão-de-bico é uma leguminosa de grande valor agregado, sendo a hidratação uma etapa essencial no seu processamento de modo a facilitar a cocção e o consumo. O presente trabalho apresenta a caracterização de duas variedades de grão-de-bico (BRS Aleppo e BRS Cícero); o estudo cinético do processo de hidratação, verificando juntamente o mecanismo de transporte de água por análise com corante; efeitos térmicos; avaliação morfológica dos amidos extraídos dos grãos in natura e dos hidratados por 2, 6 e 10 horas; influência da hidratação na cor, textura e teor de taninos; e as propriedades termodinâmicas. Os grãos foram imersos em água destilada a 25, 45, 65 e 85 °C, por 10 horas. Os modelos empíricos de Peleg, Page e Primeira Ordem e os fenomenológicos de Omoto-Jorge e Difusão foram aplicados às cinéticas de hidratação. As análises químicas apresentaram diferenças na composição das amostras, porém ambas são ricas em minerais e contém elevado teor proteico. As termogravimétricas expuseram dois principais eventos: a desidratação e a etapa de maior degradação do amido, referente a despolimerização das cadeias do polissacarídeo por meio de um processo não-oxidativo, com perda de massa das variedades de, aproximadamente, 76%. As temperaturas de gelatinização resultaram em 64,15 °C para a BRS Aleppo e 61,75 °C para a BRS Cícero. Nestas condições verificou-se que a modificação morfológica dos grânulos de amido ocorreu em 65 °C, com 6 e 10 horas, e em 85 °C, em todos os tempos de hidratação avaliados, obtendo uma pasta característica da gelatinização. A cinética de hidratação foi caracterizada pela alta taxa de absorção inicial, seguida de uma redução até atingir o equilíbrio. O aumento da temperatura favoreceu o ganho de umidade para a BRS Aleppo, porém, para a BRS Cícero não houve diferença significativa entre as temperaturas de 25 e 65 °C e entre 45 e 85 °C. Houve redução significativa da dureza dos grãos ao longo do tempo, decaindo em torno de 84 e 83% para as variedades BRS Aleppo e BRS Cícero, respectivamente, hidratadas a 25 °C e de 95% para ambas as variedades em 85 °C. Os teores de taninos foram baixos e reduziram com o tratamento térmico e as análises de cor apresentaram alterações, com escurecimento a 85 °C e intensificação da cor amarela. Por meio do ensaio com corante constatouse que o sistema comporta-se como de parâmetros distribuídos. Os modelos de melhor representatividade do processo de hidratação (Peleg, Page e Difusão) foram considerados para obtenção das equações generalizadas que descreveram satisfatoriamente o processo de hidratação, com desvio máximo de ± 6,5% para as duas variedades nos modelos empíricos generalizados e de ± 17% para a BRS Aleppo e ± 12% para a BRS Cícero para o fenomenológico generalizado. Destes obteve-se a energia de ativação, a qual foi superior quando comparada ao feijão, demonstrando maior limitação na hidratação do grão-de-bico em relação a esta outra leguminosa. Pelos valores de variação de entalpia, entropia e energia livre de Gibbs verificou-se um processo energeticamente não-espontâneo para qualquer temperatura.

Abstract: Chickpea is a legume of great added value, with hydration being an essential step in its processing in order to facilitate cooking and consumption. The present work presents the characterization of two varieties of chickpeas (BRS Aleppo and BRS Cícero); the kinetic study of the hydration process, verifying together the water transport mechanism by dye analysis; thermal effects; morphological evaluation of starches extracted from naturals grains and hydrated for 2, 6 and 10 hours; hydration influence on color, texture and tannin content; and thermodynamic properties. The beans were immersed in distilled water at 25, 45, 65 and 85 °C for 10 hours. The empirical models of Peleg, Page and First Order and the phenomenological ones of Omoto-Jorge and Diffusion were applied to hydration kinetics. The chemical analyzes showed differences in the composition of the samples, but both are rich in minerals and contain high protein content. The thermogravimetric analysis showed two main events: dehydration and the stage of greater degradation of the starch, related to the depolymerization of the polysaccharide chains by a non-oxidative process, with loss of mass of the varieties of approximately 76%. Gelatinization temperatures resulted in 64,15 °C for BRS Aleppo and 61,75 °C for BRS Cicero. Under these conditions the morphological modification of the starch granules occurred at 65 °C, at 6 and 10 hours, and at 85 °C, at all evaluated hydration times, obtaining a paste characteristic of gelatinization. The hydration kinetics were characterized by the high initial absorption rate, followed by a reduction until reaching equilibrium. The increase in temperature favored the BRS Aleppo moisture gain, but for BRS Cícero there was no significant difference between temperatures of 25 and 65 °C and between 45 and 85 °C. There was a significant reduction in grain hardness over time, decreasing by 84% and 83% for BRS Aleppo and BRS Cícero, respectively, hydrated at 25 °C, and 95% for both varieties at 85 °C. The tannin contents were low and reduced with the heat treatment and the color analysis showed changes, with darkening at 85 °C and intensification of the yellow color. By means of the test with dye was verified that the system behaves like a distributed parameters. The models of better representation of hydration process (Peleg, Page and Diffusion) were considered to obtain the generalized equations that satisfactorily described the hydration process, with a maximum deviation of ± 6,5% for the two varieties in generalized empirical model and ±17% for BRS Aleppo and ±12% for BRS Cícero for the generalized phenomenological model. From these, the activation energy was obtained, which was higher than beans, demonstrating a greater limitation in the hydration of the chickpeas in relation to this other legume. By the values of enthalpy, entropy and Gibbs free energy variations, a non-spontaneous energetic process at any temperature was observed.