Hidratação convencional e ultrassônica do arroz nativo do Pantanal

Abstract

Resumo: O arroz (Oryza sativa L.) apresenta grande importância por ser uma das principais culturas alimentares do mundo, sendo cultivado e consumido em todos os continentes. Dentre as formas de beneficiamento, o arroz parboilizado se sobressai em razão dos inúmeros benefícios físicos e nutricionais. Dentre as diversas cultivares de arroz produzidas no Brasil, este estudo aborda o arroz nativo do Pantanal; plantado no bioma Pantanal por comunidades ribeirinhas e povos indígenas. Na literatura são escassos os estudos com este arroz nativo. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo avaliar e comparar, de forma pioneira, a hidratação convencional e ultrassônica do arroz nativo do Pantanal no processo de parboilização. O intuito foi verificar a capacidade da hidratação ultrassônica intensificar o processo e reduzir a perda dos compostos fenólicos do arroz em comparação à hidratação convencional. Para esse fim, o arroz nativo do Pantanal foi hidratado de forma convencional e ultrassônica em diferentes temperaturas (35, 45, 55, 65 e 75 °C). Através das hidratações foi possível obter as cinéticas do ganho de umidade, avaliar alterações na estrutura física no grão e na composição fenólica, além de sugerir modelos matemáticos que permitiram descrever a transferência de massa no processo. O comportamento cinético do ganho de umidade ao longo do tempo apresentou semelhança entre os processos de hidratação (convencional e ultrassônico) - côncava para baixo, com intensa hidratação nas primeiras horas, seguida de redução e estabilidade. Embora o comportamento tenha sido equivalente, a hidratação ultrassônica propiciou maior absorção de água em menor tempo - redução média de 58,33% no tempo de processo. Além disso, alterações de caráter irreversível na estrutura física do arroz foram observadas em tempos menores em relação ao convencional, o que confirma que a hidratação ultrassônica intensifica o processo ao parboilizar o arroz em uma única operação unitária e em menor tempo. Com relação a modelagem matemática, o modelo empírico de Peleg e o modelo fenomenológico, baseado na Segunda Lei de Fick (difusão), apresentaram bons ajustes para as duas formas de hidratação. O modelo de Peleg foi o mais satisfatório, com R² médio de 0,96. Houve redução significativa no teor de compostos fenólicos, flavonoides e da capacidade antioxidante (quantificada pelos métodos DPPH e ABTS) do arroz submetido ao processo convencional. Por sua vez, o processo ultrassônico causou perda mínima (menos de 1%) dos compostos fenólicos. Concluiu-se que o processo de parboilização pode ser intensificado a partir da etapa de hidratação ao empregar o sistema ultrassônico. A hidratação ultrassônica, em relação a convencional, aumentou a taxa de transferência de massa, reduziu o tempo de processamento e preservou em grande parte os compostos fenólicos.

Abstract: Rice (Oryza sativa L.) is of great importance as it is one of the main food crops in the world, being grown and consumed on all continents. Among the forms of processing, parboiled rice stands out because of the various physical and nutritional benefits. Among the different rice cultivars produced in Brazil, this study addresses the native rice of the Pantanal; planted in the Pantanal biome by riverside communities and indigenous peoples. There are few studies with this native rice in the literature. Therefore, this work aims to evaluate and compare, in a pioneering way, the conventional and ultrasonic hydration of native rice from the Pantanal in the parboiling process. The aim was to verify the ability of ultrasonic hydration to intensify the process and reduce the loss of phenolic compounds in rice compared to conventional hydration. For this purpose, native rice from the Pantanal was hydrated (conventional and ultrasonic) at different temperatures (35, 45, 55, 65 and 75 °C). Through hydration, it was possible to obtain the kinetics of moisture gain, evaluate changes in the physical structure of the grain and in the phenolic composition, in addition to suggesting mathematical models that allow describing the mass transfer in the process. The kinetic behavior of moisture gain over time showed similarity between the hydration processes (conventional and ultrasonic) - concave downwards, with intense hydration in the first hours, followed by reduction and stability. Although the behavior was equivalent, ultrasonic hydration provided greater water absorption in less time - an average reduction of 58.33% in process time. Furthermore, irreversible alterations in the physical structure of the rice were observed in shorter times compared to the conventional one; which confirms that ultrasonic hydration intensifies the process by parboiling the rice in a single unit operation and in less time. With regard to mathematical modeling, Peleg's empirical model and the phenomenological model, based on Fick's Second Law (diffusion), showed good adjustments for both forms of hydration. Peleg's model was the most satisfactory, with an average R² of 0.96. There was a significant reduction in the content of phenolic compounds, flavonoids and antioxidant capacity (quantified by the DPPH and ABTS methods) of rice subjected to the conventional process. In turn, the ultrasonic process caused minimal loss (less than 1%) of the phenolic compounds. It was concluded that the parboiling process can be intensified from the hydration stage when using the ultrasonic system. Ultrasonic hydration, compared to conventional hydration, increased the mass transfer rate, reduced processing time and largely preserved the phenolic compounds.