COPPE vence o Grande Prêmio CAPES com processo inovador

Um processo industrial inovador desenvolvido na COPPE para a fabricação de sucos de frutas tropicais conquista o Grande Prêmio CAPES de Tese César Lattes. Fruto de tese de doutorado de Cláudio Patrício Ribeiro Jr, orientada pelos professores Paulo Lage e Cristiano Borges, do Programa de Engenharia Química (PEQ) da COPPE, o novo método possibilita a obtenção de suco concentrado, com altos teores de sabor e de aroma. A inovação permitirá aumentar a competitividade do Brasil, que já detém 33% do mercado mundial de suco de frutas, cujo sistema agroindustrial somente da laranja gera mais de U$1 bilhão por ano em divisas ao país. A cerimônia de entrega, que contou com a presença do Ministro da Educação, Fernando Haddad, foi realizada, dia 8 de novembro, no Palácio do Planalto, em Brasília.

Eleito o melhor trabalho nas áreas de Engenharias e Ciências Exatas e da Terra, a tese de Cláudio Patrício concorreu com 228 trabalhos acadêmicos avaliados em todo o país. Na busca de soluções para baratear custos e facilitar a produção, os pesquisadores da COPPE desenvolveram um processo que pode ser usado em qualquer unidade industrial de produção de suco concentrado. “Para isso, propomos a utilização de equipamentos mais compactos e de operação mais simples, aplicável a qualquer tipo de fruta”, afirma Cláudio.

Entre as inovações que caracterizam o novo processo desenvolvido na COPPE, destacam-se a adoção de temperaturas mais baixas de evaporação, que garantem a manutenção das propriedades das frutas, e o uso de membranas para a recuperação de aroma e paladar. Segundo o professor Cristiano Borges, com este método, o Brasil, que já é o maior exportador mundial de suco de laranja, poderá ampliara suas vantagens competitivas em relação aos seus principais concorrentes. Hoje, o país responde por 53% da produção mundial deste produto e por 80% do suco concentrado que transita no mercado internacional. Desde 1994, as exportações brasileiras mantêm-se entre 1,1 e 1,2 milhões de toneladas.

Processo inovador mantém paladar e aroma e reduz custos

As frutas tropicais são delicadas e de caracterizam-se pela baixa durabilidade, deteriorando-se com a ação do calor durante o transporte, o que torna primordial o desenvolvimento de tecnologias para o processamento industrial, como a concentração de polpas e de frutas. O grande desafio é obter um suco processado que apresente características superiores de paladar e de aroma. “Sabemos que o principal fator para a compra de um produto no setor alimentício é o gosto, principalmente, o suco que tem como referência o sabor natural das frutas”, explica Cláudio.

O suco processado passa por duas etapas essenciais: a concentração e a recuperação de aromas. Para que essas etapas sejam realizadas de forma mais eficiente e com menor custo, o trabalho desenvolvido pela COPPE propõe um processo combinado de evaporação por contato direto, adotado para a concentração do suco, e a permeação de vapor com o uso de membranas seletivas, para a recuperação de aromas.

A concentração é uma fase crucial na produção, influindo diretamente na qualidade do suco e, por conseqüência, na aceitação do produto por parte dos consumidores. Normalmente, esse processo envolve altas temperaturas, que causam alterações químicas de certos componentes, modificando assim gosto, aroma e cor. “Desenvolvemos um processo novo de concentração que nos permite utilizar temperaturas bem menores de evaporação, minimizando perdas das propriedades naturais do suco”, afirma um dos orientadores do estudo, Paulo Lage.

Redução de custos no processo de produção

O trabalho desenvolvido pelos pesquisadores da COPPE também possibilita a redução de custos no processo industrial. Para produzir um suco de qualidade, a indústria costuma utilizar evaporadores gigantescos. A tese defendida por Cláudio propõe o uso de um equipam ento de fácil construção, constituído basicamente por uma coluna de líquido através da qual borbulha um gás superaquecido. O contato direto entre os fluidos, quente e frio, permite maior eficiência de transmissão de calor, possibilitando a utilização de temperaturas moderadas. “Os evaporadores utilizados pela indústria conseguem a ebulição entre 80 e 40 º C, no caso da evaporação por contato direto, a temperatura fica em torno de 25 ºC”, afirma Paulo.

Outro desafio para o processamento dos sucos é a perda de aromas, compostos orgânicos responsáveis pelo sabor e odor característicos de um suco, presentes em concentrações extremamente baixas e voláteis. Na indústria, os aromas perdidos durante o processo de evaporação são re-adicionados ao suco na etapa final de produção. Essa recuperação é dificultada pela complexidade do sabor, uma mistura de centenas de substâncias com grande diferença de pontos de ebulição, solubilidade e estrutura molecular. Para se ter uma idéia, o suco de laranja tem mais de 200 substâncias na composição do aroma e o suco de morango, mais de 360.

Para dar conta dessa complexidade, a indústria utiliza um grande número de colunas de destilação para recuperar os aromas. Em substituição a essa estrutura, o trabalho da COPPE inova ao utilizar membranas para a recuperação deste item com permeação de vapor. Outro diferencial é a retirada dos aromas antes da evaporação, evitando a perda das propriedades do suco nesse processo. “Há mais de 10 anos trabalhamos com separação de aromas na COPPE. A recuperação via membrana seletiva possibilita menor perda dos componentes voláteis do sabor, maior seletividade e menor custo de energia no processo. Nos testes realizados, foi possível reter 98% da composição do aroma”, diz o professor Cristiano Borges, co-orientador da tese.

Os ensaios experimentais foram realizados com soluções sintéticas contendo componentes representativos dos sucos reais. O método de produção desenvolvido pela COPPE está em processo de requisição de patente.

Autor da tese premiada pretende seguir carreira acadêmica

Feliz pelo resultado alcançado, Cláudio, que a vida toda estudou em escolas públicas e hoje é pesquisador do Laboratório Termofluidodinâmica da COPPE, deseja seguir carreira acadêmica. “Desde que ingressei na graduação de Engenharia Química sabia que queria ser docente. Minha meta agora é me tornar professor do Programa de Engenharia Química da COPPE”. Enquanto isso, Cláudio vai aproveitando os frutos do seu trabalho. No ano passado, recebeu bolsa de pesquisador visitante da prestigiosa Fundação Alexander von Humboldt, da Alemanha, para o pós-doutorado na Universidade de Hannover. Em maio deste ano, foi convidado pela North American Membrane Society (NAMS) para apresentar o seu trabalho, que já deu origem à publicação de 12 artigos em periódicos internacionais, cinco trabalhos em congressos nacionais e três em congressos internacionais. Dos professores, só recebe elogios. “Cláudio fez com esse estudo o que se esperaria de duas teses de doutorado”, dizem os orientadores em coro.