Caracterização morfomecânica para beneficiamento do fruto da castanha-de-cutia
(Couepia edulis)
PROCESSAMENTO INDUSTRIAL
INTRODUÇÃO
A árvore da castanha-de-cutia (Couepia edulis (Prance) Prance) (Prance, 1975) é
uma Chrysobalanaceae de porte mediano, atingindo até 25 m de altura por 50 cm
de Diâmetro à Altura do Peito, tronco raramente reto, com pequenas sapopemas
basais; a casca é parda e áspera; a copa é aberta com 12 a 15 m de diâmetro. As
folhas são alternadas e simples; a lâmina ovalado-elíptica, de 7 a 17 cm de
comprimento e 4 a 12 cm de largura, o ápice arredondado e acumiado. A
inflorescência é uma panícula curta e muito ramificada, com 5 a 10 cm de
comprimento, com umas vinte pequenas flores assimétricas e bissexuais. O fruto
é uma drupa, ovóide alongada, de cor pardo-escura, formada de uma casca
espessa, lisa, dura, mas esponjosa, que encerra uma castanha com testa escura,
quase preta, envolvendo a amêndoa de cor branca. O peso médio de uma fruta é,
aproximadamente, 82 g, e o peso médio de uma amêndoa é 15,5 g (19 % do fruto).
As dimensões médias do fruto são 9 a 10 cm de comprimento por 5,5 a 6 cm de
diâmetro (Souza et al., 1996).
Esta espécie é originária da bacia do médio Solimões e médio Purus. Adapta-se
bem em solos pobres e argilosos da floresta úmida de terra firme, incluindo
áreas que normalmente alagam. Floresce e frutifica entre fevereiro e março, e
os frutos novos necessitam de um ano para amadurecer. Nos arredores de Manaus,
essa espécie floresce entre fevereiro e novembro, e frutifica entre fevereiro e
agosto.
As amêndoas dessa espécie são consumidas assadas, misturadas ou preparadas com
farinha de mandioca. Tem sabor similar ao da castanha-do-pará (Bertholletia
excelsa H & B), ainda que a textura seja um pouco mais branda. A composição
da amêndoa é: óleo (74,1 %), água (3,6 %), proteína (16,6 %) e azoto (2,7 %). O
óleo extraído das amêndoas é claro, inodoro, utilizado para cozinhar. Pelo
índice de iodo, o óleo de castanha-de-cutia é classificado como secativo. Os
óleos secativos são usados largamente na indústria de tintas, vernizes, lacas,
linóleos, substitutos de couro impermeáveis, e em todos os ramos de impressão e
indústrias semelhantes.
Os frutos maduros caem no solo e devem ser coletados imediatamente, pois são
muito apreciados por roedores. Os frutos podem ser armazenados por um curto
período de tempo em um lugar seco e ventilado.
A castanha-de-cutia cresce bem em sistema de monocultura e, até o momento, não
se tem notícias de pragas e doenças. Em solos férteis, uma árvore adulta chega
a produzir mais de 2.400 frutos, equivalente a 200 kg (Fao, 1987), com 38 kg de
amêndoas ou 28 kg de óleo. Em um plantio com 100 árvores/ha, pode-se produzir o
equivalente a 20 t/ha/ano de frutos (3,8 t de amêndoas ou 2,8 t de óleo). É
importante destacar que um bom ano de produção é geralmente seguido por um
pobre, já que a árvore utiliza a maioria de suas reservas acumuladas e leva
mais de um ano para recuperá-las.
Atualmente, a extração da amêndoa de dentro do fruto é feita pela associação de
impacto e corte, utilizando-se de uma marreta e de um terçado, em uma atividade
puramente extrativista. Apesar do alto potencial de comercialização desta
espécie nativa da Amazônia, sua inserção no mercado é insignificante e uma das
razões é a falta de tecnologia de beneficiamento. Com este trabalho, observou-
se o comportamento viscoelástico do fruto e obtiveram-se informações sobre sua
morfologia, o que contribuirá para o desenvolvimento das tecnologias
necessárias a seu beneficiamento agroindustrial. É possível que estas
tecnologias possam ser usadas também para a castanha-de-galinha, ou castanha-
pêndula (Couepia longipendula Pilger), que apresenta características
semelhantes à castanha-de-cutia.
Com este trabalho, esperamos dispor de parte das informações necessárias para o
desenvolvimento tecnológico do beneficiamento, que viabilize o desenvolvimento
regional deste setor e melhore as condições socioeconômicas das famílias
envolvidas nesta atividade.
MATERIAL E MÉTODOS
Na caracterização morfológica da castanha-de-cutia, determinamos a esfericidade
(e) da seção transversal do fruto, um parâmetro geométrico que indica o quanto
uma forma (ou secção gráfica) se aproxima do padrão circular. Ela é definida
como a razão e = Ri/Rc, onde Ri é o raio da maior circunferência inscrita e Rc
o raio da menor circunferência circunscrevente, com eixos concêntricos em seu
centro de massa. A esfericidade é, portanto, um número adimensional com valores
no intervalo 0 < e < 1, sendo 1 para a forma circular perfeita.
A excentricidade é uma medida da relação de comprimento dos eixos de uma
elipse. Elipses mais longas têm excentricidade menor, e as bojudas, mais
parecidas com um círculo, tendem a apresentar excentricidade mais próxima de 1.
Foram realizados dois tipos de ensaio: o primeiro, qualitativo, para avaliar a
reologia e a facilidade de hidratação do mesocarpo, e o segundo, quantitativo,
para determinar a morfologia do perfil transversal do fruto, sua esfericidade e
relação de área com a amêndoa. O perfil longitudinal foi caracterizado quanto à
excentricidade e relação de área com a amêndoa. Para avaliar qualitativamente a
reologia, o fruto intacto foi comprimido ao longo dos eixos primários e
secundários com uma prensa, até duas toneladas. O efeito deste ensaio sobre o
fruto foi registrado em fotografia. Para avaliar qualitativamente a hidratação
do mesocarpo, o correspondente a meio fruto (sem a amêndoa) foi mergulhado em
água durante 24 horas à temperatura ambiente (~25 °C) e inspecionada quanto ao
molhamento e flexibilidade.
Para avaliação morfológica do perfil transversal, foi montado um sistema para a
rotação do fruto em torno do seu eixo maior, consistindo de motor elétrico (12
V, 7 A, rotação máxima 110 rpm), uma garra para fixação do fruto no eixo do
motor e uma ponta de giro livre entre as quais o fruto girava. A velocidade de
rotação do motor e, portanto, do fruto foi escolhida arbitrariamente em torno
de 1 giro/s e mantida constante durante todo o ensaio. Perpendicularmente ao
eixo de rotação, foi instalado um LVDT (Linear Voltage Diferential Transformer)
montado e calibrado para medir deslocamentos maiores que 10 mm. Ao núcleo do
LVDT foram acopladas duas hastes de alumínio, uma à frente para contato com o
fruto através de um rolopressor, e outra atrás para sustentação de uma mola
comprimida. Desta forma, o núcleo permanecia pressionado contra a superfície do
fruto, acompanhando suas irregularidades, enquanto aquele girava. O sinal
correspondente à posição do núcleo do LVDT foi retificado e amplificado em
circuito dedicado, cuja saída foi conectada a uma entrada analógica de uma
placa para aquisição automática de dados. A taxa de aquisição do sinal do LVDT
foi a mesma durante todo o ensaio, em torno de 100 pontos/s, durante pelo menos
cinco rotações.
O ponto imaginário de cruzamento entre os eixos principais do fruto e do núcleo
do LVDT distou 40 mm de uma das extremidades do fruto e o ponto de contato do
rolopressor com o fruto definiu o perímetro menor, usado para análise das
irregularidades. Neste trabalho, a irregularidade foi definida como a posição
relativa dos pontos na superfície do fruto, determinada pela normalização do
sinal do LVDT.
Os frutos foram seccionados no plano formado pelo perímetro menor para a
obtenção das imagens da seção transversal obtidas com um scanner da Hewlet
Packard, HP Scanjet 4C. A digitalização simultânea da escala em centímetros
permitiu estabelecer uma relação entre o número de pixels da região de
interesse e a área em cm2 (Figura_1). Com auxílio do programa Image Tool for
Windows, v. 3.0 (Freeware da Universidade do Texas, 1995), foram medidos o raio
do maior círculo contido pelo fruto e o raio do menor círculo que contém o
fruto. A relação destes valores forneceu a esfericidade da seção transversal.
Os frutos foram seccionados, novamente, ao longo do eixo maior para a obtenção
das imagens da seção longitudinal, das quais foi possível determinar o
comprimento dos eixos maior e menor da elipse que melhor se ajusta ao perfil do
fruto, e, portanto, sua excentricidade em função da área total. Foi também
determinada a distância entre a superfície do fruto e da amêndoa em duas
posições: a partir da inserção do pedúnculo e a meia distância entre os
extremos do fruto.
Ambos os conjuntos de imagens foram usados para determinar a relação entre a
área do fruto e da amêndoa. Em todos os ensaios, o espaço amostral foi de 25
frutos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nos testes de compressão, o fruto foi submetido a pressões de até 2 ton.
Durante estes ensaios, a casca apresentou apenas pequenas fraturas conseqüentes
da mudança de formato durante o esmagamento, tanto na compressão ao longo do
eixo principal como ao longo do secundário, sendo que, no primeiro, a
deformação foi maior. O fruto apresentou um comportamento viscoelástico, e a
maior deformação relativa ao longo do eixo principal indica que as fibras devam
estar dispostas preferencialmente ao longo deste eixo. Pode-se deduzir também
que a abertura do fruto pelo método de impacto e corte deve ser mais eficiente
quando aplicada ao longo do eixo principal, como é com o Coco (Cocos nucifera
L.), uma drupa com epicarpo liso e um mesocarpo espesso e fibroso.
O mesocarpo da castanha-de-cutia é composto de estruturas básicas
lignocelulósicas entrecruzadas e firmemente interligadas. Sua imersão em água
por 24 horas à temperatura ambiente não mostrou sinais de hidratação.
O relevo ao longo do perímetro menor de três dos 25 frutos estudados foi
normalizado para facilitar a comparação morfológica (Figura_2). No espaço
amostral dos 25 frutos, o perímetro variou entre 96 e 136 mm, e as variações de
altura em relação ao ponto mais baixo foram de 1,3 ± 0,3 mm. Levando em conta
que o fruto apresenta um comportamento viscoelástico, podem-se identificar pelo
menos dois procedimentos para a remoção da amêndoa de dentro do fruto: impacto
e corte (como é feito atualmente); e escarificação, seja por serra, seja por
desbaste.
A esfericidade média no espaço amostral foi de 0,4 ± 0.1 e a distribuição de
valores em função do perímetro indica um comportamento do tipo exponencial
(Figura_3a), em função do perímetro das amostras, com grande variabilidade para
frutos pequenos e tendência de menor esfericidade para frutos maiores.
A excentricidade média da seção longitudinal foi de 0,65 ± 0,02, e a Figura_3b
mostra que frutos maiores tendem a ser mais bojudos. O corte longitudinal
permitiu também determinar a distância entre as superfícies do fruto e da
amêndoa em duas posições: a partir da inserção do pedúnculo e a meia distância
entre os extremos do fruto. A partir da inserção do pedúnculo, o envoltório da
amêndoa tem espessura de (11 ± 1) mm e a meia distância (9,7 ± 0,9) mm.
As imagens dos cortes longitudinal e transversal do fruto revelam a relação
entre o tamanho do fruto e da amêndoa. Na seção longitudinal (Figura_4a), a
área ocupada pela amêndoa é quase a metade da área total do fruto (45 ± 8) %, e
na seção transversal, Figura_4b, a amêndoa corresponde a aproximadamente (35 ±
5) % da área total. Ambos os gráficos mostram que existe uma relação linear
entre os tamanhos do fruto e da amêndoa, e a dispersão dos dados sugere que o
comprimento do fruto tem mais influência no tamanho da castanha do que em sua
largura.
As informações morfodimensionais aqui apresentadas são subsídios para o
desenvolvimento de diferentes aspectos de uma instrumentação eficiente de
beneficiamento. A viscoelasticidade do fruto, suas dimensões e as pequenas
irregularidades de sua superfície indicam que a escarificação pode ser um
método viável para a abertura do fruto e extração da amêndoa inteira se o corte
for pouco menor que a espessura mínima observada do mesocarpo. Este método não
poderia ser usado, por exemplo, com a macadâmia (Macadamia integrifolia), que é
aberta, submetendo o fruto a pequenas compressões (Liang, 1977, 1980) ou a
diferentes taxas de deformação (Tang et al., 1982). A esfericidade da seção
transversal permite que o fruto seja rotacionado em torno do seu eixo maior na
máquina de beneficiamento, reduzindo sobremaneira o risco de acidentes com
ferramentas de corte, procedimento que não pode ser usado, por exemplo, na
abertura da castanha-do-pará (Bertholletia excelsa H & B). A análise das
seções transversais forneceu um parâmetro de produtividade: frutos com seção
longitudinal mais excêntrica tendem a ter amêndoas maiores. Finalmente, a
distribuição da esfericidade e da excentricidade mostrou que existe uma relação
entre o tamanho e a forma, potencialmente útil em uma etapa preliminar de
classificação dos frutos.
CONCLUSÕES
1) A casca do fruto da castanha-de-cutia apresenta comportamento viscoelástico,
não significativamente influenciado pela imersão em água por 24h. A
característica hidrofóbica provavelmente decorre da grande compactação das
fibras.
2) O formato circular da seção transversal mediana é função do tamanho do
fruto. Frutos maiores tendem a ter seções menos circulares, mas frutos menores
apresentam uma alta dispersão em relação à esfericidade. A excentricidade da
seção longitudinal indica que frutos maiores se aproximam mais de uma esfera.
Portanto, uma classificação por tamanho também seleciona os frutos quanto à
esfericidade da seção transversal e a excentricidade da seção longitudinal.
3) A área relativa das seções transversais e longitudianais ocupada pela
amêndoa é constante, independentemente do tamanho do fruto, e, portanto, frutos
maiores tendem a conter amêndoas maiores.
4) As irregularidades ao longo do perímetro da seção transversal mediana não
consistem em uma dificuldade importante para o desenvolvimento de uma
metodologia de abertura do fruto por escarificação.
