BR102019014113A2

BR102019014113A2 - processamento de farinha de banana verde com amido modificado

Info

Publication number: BR102019014113A2
Application number: BR102019014113-1A
Authority: BR
Inventors: Genilson De Paiva; Monica Ribeiro Pirozi
Original assignee: Instituto Federal De Educação Ciência E Tecnologia Do Espirito Santo; Universidade Federal de Viçosa; Fundação De Amparo À Pesquisa Do Estado De Minas Gerais - Fapemig
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2021-01-19

Abstract

Processamento de farinha de banana verde com amido modificado situa-se no campo de tecnologia de alimentos e nutrição, compreendendo as seguintes etapas: (1) colheita; (2) armazenamento; (3) despencamento; (4) higienização/sanitização; (5) autoclavagem; (6) refrigeração; (7) descascamento/corte; (8) secagem; (9) resfriamento; (10) moagem; (11) peneiramento e (12) embalagem. As operações de autoclavagem e estocagem sob refrigeração das bananas verdes com casca, antes da secagem, consiste em uma modificação do método tradicional de processamento de farinha de banana verde. Com o propósito de obtenção de farinha de banana verde, com casca e sem casca, com modificação do amido nativo ou amido resistente tipo 2 para amido resistente tipo 3. A farinha de banana verde integral com amido modificado (FBVIM) e a farinha de polpa de banana verde com amido modificado (FPBVM) são produtos com propriedades tecnológicas e de digestibilidade do amido muito distintas daquelas obtidos por método de processamento tradicional.

Description

PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO

Campo da invenção

[001] A banana verde é uma matéria-prima amilácea, rica em amido resistente (AR), que pode ser processada na forma de farinha, para emprego como ingrediente na agroindústria de alimentos. A presente invenção trata-se de farinha de banana verde obtida por método modificado, em relação ao tradicional, resultando na conversão de amido resistente tipo 2 (AR2), naturalmente presente na banana verde, em amido resistente tipo 3 (AR3), que é termicamente estável. Esta farinha pode ser utilizada como ingrediente na formulação de produtos de confeitaria, panificação e massas alimentícias, entre outros, que empregam água e calor no processamento, sem redução do nível de AR. Além de formar AR3, ocorre o aumento do amido lentamente digerível (ALD). Há evidências, que este método resulta na migração de minerais da casca da banana para a polpa.

Fundamentos da invenção

[002] A produção de farinha de banana verde é uma alternativa para industrialização da banana, pois requer baixo investimento inicial e contribui para agregar valor à matéria prima. O emprego de banana verde para produção de farinha proporciona benefícios significativos para a sustentabilidade da bananicultura, reduzindo perdas. Uma vez que a matéria prima é processada, antes de atingir o estágio de maturação para consumo in natura, em que se torna perecível.

[003] O amido ocorre naturalmente em diferentes espécies vegetais, na forma de grânulos, formados pelo arranjo em diferentes proporções de dois tipos moléculas: a amilose que é um polímero linear de glicose e a amilopectina que é um polímero ramificado de glicose.

[004] O aquecimento em meio aquoso, comum no processamento de alimentos, resulta em perda da estrutura granular, com liberação das moléculas de amilose e amilopectina e aumento da viscosidade, que caracteriza o processo de gelatinização do amido. Com o resfriamento ocorre o rearranjo das moléculas de amilose e amilopectina, caracterizado pelo enrijecimento do gel, denominado de retrogradação.

[005] O amido pode ser classificado, quanto aos aspectos nutricionais, em amido rapidamente digerível (ARD), amido lentamente digerível (ALD) e amido resistente (AR). O AR por sua vez pode ser dividido em cinco classes (AR1, AR2, AR3, AR4 e AR5), em função dos fatores que determinam sua resistência à digestão.

[006] O AR2 é uma forma de AR presente na banana verde, cuja resistência à hidrólise pelas enzimas digestivas é atribuída à estrutura natural do grânulo de amido da banana, que também ocorre no amido de batata crua e em algumas variedades de milho, com alto teor de amilose.

[007] O AR3 ocorre durante o processo de retrogradação do amido, que neste invento foi obtido, diretamente na banana, antes da operação de descasque ou corte, sob condições controladas, de formar a maximizar o teor de AR3.

[008] A farinha de banana verde vem sendo estudada pelos seus efeitos benefícios para saúde, devido à sua composição química em níveis elevados de minerais, fibras e, principalmente AR.

[009] O AR é um tipo de fibra solúvel, que não é digerido pelas amilases pancreáticas, no intestino delgado, e ao atingir o cólon, torna-se substrato para fermentação pela microbiota intestinal, resultando na produção de ácidos graxos de cadeia curta, como o acético, propiônico e butírico. Estes ácidos possuem efeitos benéficos para a saúde humana, prevenindo câncer de cólon e doenças cardiovasculares, e também podem regular a absorção e a excreção de água e íons no epitélio intestinal. Por outro lado, o ALD é completamente digerido sob a ação das enzimas digestivas, porém libera glicose lentamente ao longo do intestino delgado, o que resulta em redução do índice glicêmico, de suma importância na prevenção diabetes.

[010] A proporção de AR e ALD na banana pode variar em função das cultivares e do estágio de maturação. A resistência dos grânulos do amido de banana à digestão pode ser reduzida durante o processamento, quando são expostos a temperaturas elevadas e, principalmente, quando empregados como ingrediente para formulação de produtos com elevada atividade de água e necessidade de tratamento térmico adicional.

[011] Esta farinha de banana verde com amido modificado, rica em AR3, pode ser empregada para substituir parcial ou totalmente a farinha de trigo na formulação de produtos de panificação, confeitaria e massas alimentícias, com valor calórico reduzido e, possivelmente melhor aceitação sensorial em comparação a outros tipos de produtos integrais. Além do uso como suplemento, para atletas e para indivíduos que buscam alimentos com menor índice glicêmico e maior teor de fibras. O consumidor terá a garantia de que a propriedade nutricional, associada ao consumo de amido resistente, não será reduzida durante o processamento ou preparo do produto.

[012] Tradicionalmente, empregam-se bananas verdes, higienizadas com solução clorada, submetidas a tratamento térmico brando, resfriamento sob imersão em água fria ou gelada, descascadas ou não, fatiadas, submetidas a tratamento químico para prevenir escurecimento enzimático, seguido das operações de secagem e moagem, para obtenção da farinha.

[013] A secagem é operação unitária clássica e um dos métodos mais importantes para conservação de alimentos, que aumenta a vida de prateleira, além de diminuir o volume e o peso para transporte e armazenamento.

[014] Atualmente, existem diferentes métodos para processamento de farinha de banana-verde, com casca ou sem casca, com diferenças quanto à operação de descasque, métodos de inibição enzimática, espessura do corte da polpa, métodos e temperaturas de secagem, umidade final, além da cultivar de banana e do grau de maturação, consequentemente resultando em produtos com propriedades muito diferentes, principalmente em relação à digestibilidade do amido, que foi o foco principal deste invento.

[015] A modificação do processo tradicional de processamento de farinha de banana verde, proposta neste invento, consiste no emprego de tratamento térmico da banana verde inteira com casca, em autoclave, seguido de estocagem sob refrigeração, antes do processo de secagem. O tratamento térmico promove a gelatinização do amido e o armazenamento sob refrigeração é empregado para formação de AR3. O que é de particular interesse para a indústria de alimentos e para o consumidor, garantindo a manutenção de suas propriedades nutricionais, quando empregada como ingrediente para processamento de uma variedade de produtos.

Estado da técnica

[016] Foram encontrados alguns documentos referentes ao processamento de farinha de banana verde. O pedido de patente PI 0802523-1 para produção de farinha de banana verde com casca, emprega esterilização das bananas antes da secagem, que tem o benefício de inibição do escurecimento enzimático, porém não trata do controle do estágio de maturação da matéria-prima, não apresenta nenhum estudo relativo ao efeito da esterilização e da secagem das bananas a temperatura elevada (170 °C) sobre os teores do AR tipo 2, que é reconhecidamente como termossensível na literatura científica especializada.

[017] O pedido de patente PI 0705778-4 descreve o processamento de farinha de banana verde sem casca, com adequado controle do estágio de maturação, inibição do escurecimento enzimático, secagem sob baixa temperatura, com o propósito de garantir preservação do teor de amido resistente da banana, porém limita sua aplicação ao uso como suplemento alimentar, pois se empregado como ingrediente para formulação de produtos que necessitam cozimento ou assamento, ocorrerá gelatinização do amido, e consequentemente redução do amido resistente tipo 2.

[018] O depósito de patente BR 102016005561-0 descreve o emprego de farinha de banana verde na formulação de produtos alimentícios, mas não trata do processamento de obtenção desta farinha.

Descrição da invenção

[019] O objetivo principal da presente invenção, consiste em estabelecer o processamento para farinha de banana verde com casca e sem casca, com modificação do amido resistente tipo 2, naturalmente presente na polpa de banana verde, para amido resistente tipo 3, por meio do tratamento térmico da banana verde inteira em autoclave, seguido de estocagem sobre refrigeração em câmara fria, antes da operação de descasque ou corte.

[020] Outro objetivo da presente invenção é o emprego da operação de autoclavagem para inibição do escurecimento enzimático, dispensando o uso de agentes químicos como ácido cítrico, sulfitos ou ácido ascórbico.

[021] Outro objetivo da presente invenção é a preservação da atividade antioxidante proveniente aos compostos fenólicos, naturalmente presentes na banana verde;

[022] Outro objetivo da presente invenção é promover a migração de minerais da casca para a polpa da banana verde.

[023] Outro objetivo da presente invenção é a redução de perdas na bananicultura, pelo processamento do excedente de bananas destinada ao comércio in natura, como na safra ou fora de padrão para exportação.

[024] Outro objetivo da presente invenção é minimizar a geração de resíduos no processamento, pelo processamento de farinha de banana verde integral, ou seja, com casca.

[025] Outro objetivo da presente invenção é a garantia para o consumidor de que o teor de amido resistente da farinha de banana verde é preservado quando for empregado em preparações culinárias.

[026] Outro objetivo da presente invenção é garantir para a indústria de alimentos que o emprego desta farinha como ingrediente para produtos de panificação, confeitaria, massas alimentícias entre outros, não resulte em redução do teor de AR, que consiste na alegação de benefícios à saúde;

[027] Outro objetivo da presente invenção é agregar valor à matéria-prima banana, com sua aplicação como ingrediente para a agroindústria de alimentos.

Descrição detalhada

[028] Os objetivos e vantagens descritos acima são atingidos por meio do processamento da banana verde para produção de farinha, que consiste nas seguintes etapas e a título de exemplo:

[029] Colheita da banana no estágio 1 de maturação, de acordo com a escala de maturação de Von Loesecke (1950), que é totalmente verde e com máximo desenvolvimento do fruto, de acordo com o tipo de cultivar de banana;

[030] Transporte dos cachos de banana, no mesmo dia da colheita, para a unidade de processamento;

[031] Armazenamento em câmara fria a 12 °C, para processamento em até 5 dias; a 4 °C para processamento em até 15 dias;

[032] Despencamento manual, empregando-se faca de aço inoxidável;

[033] Limpeza das bananas em tanque com água potável ou esteira com sistema de aspersão de água potável;

[034] Sanitização das bananas por meio de imersão em água contendo 100 mg·L-1 de cloro ativo, por 15 minutos a 20 minutos;

[035] Tratamento térmico das bananas em autoclave 121 °C / 30 min e 1,1 kgf.cm-2 e resfriamento até temperatura ambiente (25 °C);

[036] Estocagem sobre refrigeração a 4 °C / 24 horas;

[037] Descascamento manual com auxílio de faca de aço inoxidável ou empregando equipamento destinado a este fim, para produção de farinha de polpa de banana verde. No caso da farinha de banana verde integral (com casca) procede-se à remoção do pendúnculo e das pontas dos dedos da banana;

[038] Fatiamento da polpa de banana ou da banana com casca, no sentido perpendicular rodelas com espessura de 5,0 mm a 10,0 mm;

[039] Distribuição das rodelas de banana em bandejas com tela de aço inoxidável, em camada única, quando empregado secador do tipo cabine ou distribuição sob esteira em camada única quando empregado secador de esteira. A secagem deve ser conduzida sob circulação forçada do ar 1,0 m·s-1 a 2,0 m·s-1 e temperatura de 50 °C a 70 °C, até massa constante;

[040] Resfriamento até temperatura ambiente (25 °C);

[041] Moagem das rodelas de bananas secas em moinho de facas e peneiramento (malha de 0,5 mm);

[042] Acondicionamento em embalagem de filme de polipropileno 250g, 500g ou 1kg, quando destinado ao varejo ou sacos de papel Krafts 25 kg quando destinado à indústria de alimentos;

[043] Armazenamento à temperatura ambiente, em local seco e arejado.

[044] As Figuras de 01 a 09, descritas a seguir, ajudaram na melhor compreensão do presente invento:

[045] A Figura 01 mostra um esquema sequencial, das etapas do processamento da farinha de banana verde com casca ou integral, pelos métodos de processamento tradicional (FBVI) e com amido modificado (FBVIM), respectivamente.

[046] A Figura 02 mostra um esquema sequencial, das etapas do processamento de farinha da polpa da banana verde ou sem casca, pelos métodos de processamento tradicional (FPBV) e com amido modificado (FPBVM), respectivamente.

[047] Nas Figuras 01 e 02 estão em destaque as operações que diferenciam os dois métodos de processamento. As operações de autoclavagem e estocagem sob refrigeração, que constitui a inovação do novo método de processamento de farinha de banana verde, resultam em modificação de amido resistente tipo 2 (nativo), para amido resistente tipo 3 (modificado), além de dispensar o emprego de branqueamento químico, empregado no método de processamento tradicional.

[048] A Figura 03 mostra as curvas de cinética de secagem (Razão de Umidade versus tempo) das fatias de banana verde com casca – CC; sem casca – SC; com casca e sem casca, com amido modificado - CCM e SCM, obtidas a temperatura de 70 °C e velocidade do ar de 1,5 m·s-1. As quatro curvas de secagem seguem o mesmo perfil de perda de umidade ao logo do tempo, até massa constante.

[049] A Figura 03 mostra que o tempo para atingir massa constante durante a secagem foi diferente para cada tipo de farinha. Fatias de bananas CC necessitaram maior tempo de secagem que as SC (polpa), e a retrogradação do amido, como efeito da modificação do processamento por meio de autoclavagem/refrigeração, resultaram em aumento adicional do tempo de secagem em ambos, CCM e SCM. Assim, o tempo de secagem foi de 390 min (6,5 h), 310 min (5,2 h), 450 min (7,5 h) e 380 min (6,3 h) para fatias de banana CC, SC, CCM e SCM, respectivamente.

[050] A Figura 04 mostra a umidade de equilíbrio (Ue) dos quatro tipos de farinha de banana verde, após secagem até massa constante.

[051] Os resultados sugerem que a presença da casca é uma barreira para remoção de água durante a operação de secagem.

[052] As operações de autoclagem e estocagem sob refrigeração, resultam em retrogradação do amido, e consequentemente promovem mudanças na forma de interação da água com os solutos, resultando em diferenças quanto ao tempo total de secagem no método de processamento de farinha de banana verde com amido modificado.

[053] A Figura 05 mostra o rendimento do processamento em relação às operações de descasque, secagem e moagem para os quatro tipos de farinha de banana verde, descritos nas Figuras 01 e 02.

[054] A Figura 06 mostra as proporções de amido nas farinhas em relação às taxas de digestibilidade (amido rapidamente digerido - ARD, amido lentamente digerível – ALD, amido resistente – AR e amido resistente tipo 2- AR2, determinadas por método in vitro.

[055] A Figura 06 mostra que no método de processamento modificado, resulta em redução do amido resistente e aumento do amido lentamente digerível e rapidamente digerível. Porém, o método modificado não possui amido resistente tipo 2, que é o amido nativo da banana verde.

[056] Outro importante benefício do método modificado de processamento da banana verde, foi a migração de alguns minerais da casca para a polpa da banana, atribuído ao processo de autoclavagem, antes do descascamento, como pode ser observado nas Figuras 07a, 07b e 07c.

[057] Observa-se nas Figuras 07a, 07b e 07c que a farinha de polpa de banana-verde com amido modificado (FPBVM) apresentou maiores níveis de K, Mg, Na, Cu, Zn, Mn e Mg em relação à farinha de polpa de banana verde FPBV, e que no caso de K, Mg e Na foram equivalentes às farinhas de banana com casca.

[058] O mesmo resultado não foi observado para os minerais P e Ca.

[059] A Figura 08 mostra o índice de escurecimento (IE) no processamento dos quatro tipos de farinha de banana verde. Em que o método com amido modificado resultou em maiores índices de escurecimento em relação ao método tradicional de processamento.

[060] A Figura 09 mostra a variação da viscosidade durante o aquecimento da mistura de farinha com água, simulando o comportamento durante o processamento.

[061] A menor viscosidade de pasta para FBVIM e FPBVM é atribuível à prégelatinização do amido, no tratamento térmico da banana, antes da secagem, e normalmente desejável para a maioria das aplicações industriais, por produzir pastas mais estáveis e mais fáceis de cozinhar.

[062] A viscosidade final representa o valor da viscosidade após a farinha ser resfriada a 50 °C e mantida nesta temperatura, indicando a tendência do amido à retrogradação.

[063] A FBVIM e FPBVM por exibirem baixa viscosidade de pastas são indicadas para formulação de produtos em pó instantâneos, como suplementos alimentares e fórmulas infantis tipo papa. Devido à menor tendência à retrogradação é esperado maior tolerância a ciclos de congelamento/descongelamento, mas são necessários estudos complementares quanto ao emprego em produtos congelados. Ressalta-se que a FPBVM exibiu menor tendência à retrogradação que a FBVIM.

Claims

PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO caracterizado pelo emprego de autoclavagem das bananas verde, a 121 °C, 1Kgf/cm2 , por 30 minutos, antes da etapa de secagem.
PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo emprego de estocagem sob refrigeração das bananas verdes autoclavadas, a 4 °C por 24 horas, antes da etapa de secagem.
PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO, de acordo com reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo emprego de secagem de rodelas de bananas verde com casca ou sem casca, previamente autoclavadas e refrigeradas em secador tipo cabine ou esteira na faixa de 50 ºC a 70 ºC e velocidade do ar de 1,0 m/s a 2,0 m/s.
PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pela farinha de polpa de banana verde com amido modificado (FPBVM), com 15 % a 20 % de amido rapidamente digerível ARD, 22 % a 29 % de amido lentamente digerível ALD, 23 % a 32 % de amido resistente AR e umidade final de 4 % a 8 %.
PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pela farinha de banana verde integral com amido modificado (FBVIM), com 16 % a 22 % de amido rapidamente digerível ARD, 18 % a 25 % de amido lentamente digerível ALD, 19 % a 28 % de amido resistente AR e umidade final de 6 % a 9 %.
PROCESSAMENTO DE FARINHA DE BANANA VERDE COM AMIDO MODIFICADO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pela farinha de polpa de banana verde com amido modificado (FPBVM) com maiores teores de minerais, nas seguintes proporções:
K 900 mg/100g a 1000 mg/100g;
Mg 80 mg/100g a 85 mg/100g;
Na 80 mg/100g a 85 mg/100g;
Cu 0,6 mg/100g a 0,8 mg/100g;
Fe 3,9 mg/100g a 4,5 mg/100g;
Zn 0,9 mg/100g a 1,2 mg/100g;
Mn 1,3 mg/100g a 1,6 mg/100g.