Processo de alcalinização dos "nibs" de cacau (Theobroma cacao L.) e avaliação da qualidade do pó

Orientadores: Hilary Castle de Menezes, Vera Lucia Pupo FerreiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Com o lançamento de novos produtos, que vem ocorrendo nos últimos anos, em virtude de fatores como o desenvolvimento tecnológico, crescimento da concorrência externa, competitividade do setor e exigência do consumidor, que incorporou novos valores às suas preferências, as indústrias do Brasil, estão necessitando aprimorar o processo de desenvolvimento de novos produtos, visando uma velocidade de lançamento cada vez maior, de maneira mais econômica e eficiente. Diante deste cenário, a utilização de produtos de cacau vem aumentando consideravelmente. Embora as indústrias brasileiras de produtos de cacau se utilizem de controle rigoroso no processo para obtenção de pós de cacau, elas apresentam dificuldades nos parâmetros de controle mais adequados que determinam a obtenção destes. Este trabalho teve como objetivo estudar a alcalinização do "nibs" de cacau e avaliar a qualidade do pó alcalinizado. Nas faixas do processo de alcalinização estudada, é possível obter pós de cacau alcalinizado com parâmetros de cor L*, a*, b*, b*/a* de grande importância comercial. Na primeira etapa, efetuou-se a classificação física das amêndoas de cacau utilizadas na produção dos "nibs". Foram realizadas determinações físicas, químicas e microbiológicas nos "nibs" torrados utilizados como matéria-prima para o processo de alcalinização. Foram realizadas análises microscópicas sobre cortes histológicos observados sob luz normal e polarizada das amêndoas e "nibs", com a finalidade de observar as mudanças ocorridas no parènquima cotiledonar durante as etapas de fermentação, torração e alcalinização. A classificação das amêndoas de cacau se encontravam de acordo com os padrões do Conseiho Nacional do Comércio Exterior. Os resultados das determinações físicas, químicas e microbiológicas dos "nibs" estavam de acordo com as especificações da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde. As análises microscópicas das amêndoas de cacau evidenciaram no parènquima cotiledonar a presença de proteínas, grânulos de amido, células pigmentadas (polifenóis) e, no "nibs" torrado e alcalinizado, demonstraram que as gotículas de óleo coalesceram e extravasaram sobre a superfície do parênquima. Na segunda etapa, utilizou-se um planejamento experimental composto rotacional central, tendo com variável independentes (fatores): temperatura (60; 72; 90; 108; 120°C), tempo (30; 54; 90; 126; 150 min.) e concentração de K2C03 (0,0; 1,22; 3,0; 4,78; 6%). A metodologia de superfície de resposta (MSR) foi usada para estudar o efeito do pH, cor L*a*b* b*/a* dos pós obtidos e análise sensorial de aceitabilidade dos pós formulados como achocolatados. Para cada resposta, foi realizada a análise de variância (ANOVA) para determinar as diferenças significativas entre as várias combinações de tratamentos, os modelos foram ajustados e utilizados para construção de gráficos de superfície utilizando o programa STATIST1CA. A temperatura e concentração de K2CO3 foram as variáveis que mais influenciaram o processo de alcalinização para as respostas de teor de cinzas, pH, cor L*a*b* e relação b*/a* dos pós de cacau alcalinizados. A otimização do processo para as respostas obedeceu aos limites de concentração de K2CO3 e teores de cinzas, conforme estabelecido pela legislação brasileira. A região de otimização do processo de alcalinização do pó de cacau comercial foi encontrada por meio de técnicas de processamento digital de imagens (superposição), sendo representada pelas seguintes condições: temperatura na faixa de 90 a 92,8°C e concentração de K2CO3 na faixa de 3,0 a 3,22%. A aceitabilidade da cor foi bastante influenciada pela temperatura, tempo e concentração de K2CO3, sendo a aceitabilidade do sabor dos achocolatados muito pouco influenciada pelo processo de alcalinização, nas faixas experimentais estudadas. Nas etapas seguintes, foram realizadas determinações microbiológicas, físicas, químicas e análise sensorial descritiva e quantitativa dos pós de cacau alcalinizados. Para o estudo comparativo das médias, foi feito o teste de Tukey ao nível de 5% de significância. Em alguns casos, as médias foram tratadas por análise de regressão múltipla da metodologia de superfície de resposta. Os valores de umidade se situaram na faixa de 7,01 a 11,75%; os de gordura, de 8,33 a 15,10%; e os de proteína, de 20,74 a 23,79%. Utilizando a MSR, verificou-se que os valores da alcalinidade das cinzas solúveis foram bastante influenciados pela concentração de K2CO3. Os teores de fibra alimentar total foram influenciados pelo processo de alcalinização; os teores de teobromina e cafeína nas sete amostras analisadas não diferenciaram significativamente ao nível de 5%. As análises realizadas nas manteigas extraídas da massa alcalinizada mostraram que a alcalinização pouco alterou os índices de acidez, saponificação e peróxido. A distribuição dos tamanhos das partículas apresentou uma distribuição satisfatória quando comparada ao pó de cacau comercial. O processo de alcalinização não influenciou os valores das metilpirazinas em relação ao cacau em pó não alcalinizado. O processo de alcalinização influenciou a cor, aroma e sabor alcalino, adstringência, aroma e sabor de chocolate e aroma de queimado dos pós e das bebidas achocolatadas. De uma maneira geral, os melhores tratamentos foram os de nos 4, 11, e 12, e o pior tratamento foi o de n°7 .Abstract: With the constantly increasing appearance of new products on the market, which has occurred as a result of factors such as technological development, growth of internal and external competition and consumer demands, incorporating new values into their preferences, brazilian industries need to improve their new product development programmes, aiming at a more economic and efficient system, thus increasing the frequency and decreasing the time taken to introduce new products onto the market. Within this context, the use of cocoa products has considerably increased. Although the brazilian cocoa products industries apply rigorous controls to their processes used to obtain cocoa powders, they encounter difficulties in determining the most adequate control parameters to do this. This research aimed at studying the alkalinization of cocoa nibs and evaluating the quality of the alkalinized cocoa powder. In the range of alkalinization processes studied it was possible to obtain cocoa powders with L*, a*, b* and b*/a* colour parameters of great commercial importance. In the first stage, the cocoa beans used for the production of the nibs were physically classified. The roasted nibs used for the alkalinization process were then analyzed physically, chemically and microbiologically. Microscopic evaluations of histological sections of the beans and nibs were also carried out, using normal and polarized light, with the objective of following changes in the parenchymal tissue of the cotyledons during the processes of fermentation, roasting and alkalinization. The classification of the cocoa beans was within the standards of the National Council for External Commerce. The results of the physical, chemical and microbiological analyses of the nibs were in accordance with the specifications of the Secretary for Sanitary Vigilance of the Ministry of Health. The microscopic observations showed the presence of proteins, starch granules and pigmented cells (polyphenols) in all samples and in the roasted nibs and alkalinized roasted nibs, coalescence of oil droplets could be seen spreading over the parenchymal surface. In the second stage, a central composite experimental design was used. The variable independents (factors) were: temperature (60, 72, 90, 108, 120°C), time (30, 54, 90, 126, 150 min.) and K2C03 concentration (0.0, 1.22, 3.0, 4.78, 6.0%). Response surface methodology was used to study the effect on pH and L*a*b* b*/a* colour of the powders obtained, and a sensory analysis for the acceptability of the formulated chocolate powders. For each response, an analysis of variance (ANOVA) was used to determine any significant differences between the various combinations of treatment, the models being adjusted and used for the regression procedure to construct surface graphs using the programme STATISTICA. Temperature and K2CO3 concentration were the variables which most influenced the alkalinization process for the responses of ash content, pH L*a*b* colour and the ratio of b*/a* of the alkalinized cocoa powders. Optimization of the process for the responses obeyed the limits for K2CO3 concentration and ash content imposed by the brazilian legislation. The optimum conditions of the process were established by means of digital processing techniques, being represented by the following conditions: temperature between 90 and 92,8°C, and K2CO3 concentration between 3,0 and 3,22%. The acceptability of the colour was highly influenced by temperature, time and K2CO3 concentration, the acceptability of flavour of the chocolate powders being little influenced by the alkalinization process in the range studied. In the following stages, microbiological, physical and chemical analyses were carried out and a descriptive and quantitative sensory analysis of the alkalinized cocoa powders. Tukey's test was used for a comparative study of the means at a level of 5% significance. In some cases the means were submitted to the multiple regression analysis of the response surface methodology. The moisture contents were in the range from 7.01 to 11.75% and the fat contents between 8,33 and 15.10%. The values for protein varied between 20.74 and 23.79%. Using RSM it was shown that the values for the alkalinity of the soluble ash were considerably influence by the K2CO3 concentration. The values for total food fibre were highly influenced by the alkalinization process. It was observed that the values for theobromine and caffeine in the seven samples analyzed did not differ significantly at the 5% level of significance. The analyses carried out on the cocoa butter extracted from the alkalinized mass showed that the alkalinization process little affected the acidity, saponification and peroxide indexes. The particle size distribution showed a satisfactory distribution when compared to commercial cocoa powders. The alkalinization process did not affect the values for methyl pyrazines, when compared to the untreated cocoa powder. The alkalinization process did affect the colour, alkaline aroma and taste, astringency, chocolate aroma and taste and burnt aroma of the formulated chocolate powders and drinks. In general it can be concluded that the best treatments were nos 4, 11 and 12 and the worst n° 7.DoutoradoDoutor em Tecnologia de Alimento