Foam-mat layer drying of cashew pulp (Anacardium occidentale L.): analysis and evaluation of kinetics

Authors

  • Luiz Eduardo Freitas de Moura Universidade Federal do Rio Grande do Norte Author https://orcid.org/0000-0002-6784-9469
  • Emanuelle Maria de Oliveira Paiva Universidade Federal do Rio Grande do Norte Author
  • Raul Gomes Leite Freitas Universidade Federal do Rio Grande do Norte Author
  • Gabriel Felipe de Vasconcelos Souza Universidade Federal do Rio Grande do Norte Author
  • André Anderson Costa Pereira Universidade Federal do Rio Grande do Norte Author https://orcid.org/0009-0005-1944-0350

DOI:

https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i1.51362

Keywords:

Cashew, Drying, Foam-mat, Kinetic models, Antioxidant activity.

Abstract

Cashew fruit holds great economic and social importance in the development of the Northeast region of Brazil. Despite this, its potential is underutilized due to its high perishability. In this context, foam-layer drying presents itself as an alternative, reducing the amount of water present in the food and preventing the development of microorganisms. Therefore, the objective of this work was to study the kinetics of foam-layer drying of cashew pulp. The experimental conditions of 3, 6, and 8% emulsifier, beating times for foam formation of 5, 10, and 20 minutes, addition of 40% milk, and ultrasonic pretreatment for 2 minutes were evaluated. The fit of kinetic drying models was also assessed, and the Midilli and Weibull models showed an excellent fit. Analyses of the moisture content and water activity of the obtained powders indicated that they are in good condition for storage and subsequent application. Finally, analyses of total phenolic compounds and antioxidant capacity by DPPH and ABTS yielded results of up to 12.55 mg GAE/mg of sample, 44.38 μmol TE/g of sample, and 325.46 μmol Trolox/g of sample.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

  • Luiz Eduardo Freitas de Moura, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Mestre em Engenharia Química pela UFRN, além de ser Licenciado em Química pelo IFRN Campus Currais Novos, Especialista em Física e Química pela Faculdade Venda nova do imigrante (Faveni), Especialista em ensino de Química (Faveni). Com a pesquisas no tratamento de águas contaminadas, utilizando técnicas de adsorção além de modelagem matemática do processo, bem como pesquisas na produção de bio-adsorventes utilizando biomassas. Participou ativamente no ano de 2018 do projeto de pesquisa determinação da concentração de Rn222 nas atmosferas de habitações e locais de trabalho, águas subterrâneas e solo no município de Currais Novos (projeto que visava mensurar as possíveis emissões da mineração) foi monitor no ano de 2021.1 da disciplina de Calculo diferencial e integral II, monitor na disciplina de Química Orgânica fundamental no ano de 2021.2, e monitor na disciplina de Físico-Química 3 experimental ano 2021.2. De 2022 a 2024 foi professor contrato da prefeitura de Currais Novos RN. https://orcid.org/0000-0002-6784-9469

  • Emanuelle Maria de Oliveira Paiva, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Técnica em Biocombustíveis pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte. Doutoranda em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Demais áreas afins: Engenharia Ambiental e Engenharia de Alimentos. Inglês intermediário. https://orcid.org/0000-0001-7438-6688

  • Raul Gomes Leite Freitas, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Bacharel em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. https://orcid.org/0009-0001-9242-0082

  • Gabriel Felipe de Vasconcelos Souza, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Bacharel em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e técnico em Controle Ambiental pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN). Possui experiência nas áreas de Processos de Separação com Membranas, Produção de Biodiesel e Engenharia Sanitária. Atuou como monitor nas disciplinas de Transferência de Massa, Controle de Processos, Operações Unitárias III e Operações Unitárias II. Fez parte do Programa Educação Tutorial de Engenharia Química (PET-EQ) e do Centro Acadêmico de Engenharia Química (CAEQ). Detém publicações acadêmicas, incluindo capítulos de livros e trabalhos apresentados em congressos. https://orcid.org/0009-0003-6926-125X

  • André Anderson Costa Pereira, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Possui formação em Engenharia Química (UFRN), mestrado e doutorado no Programa de Pós Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN); com especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho na Universidade Potiguar (UnP). Tem experiência na síntese de partículas nano/micrometricas de PMMA e PCL, obtenção de curvas cinéticas para reações de biodiesel e saponificação e desenvolvimento de aparato experimentais. Além disso, possui experiência também na formulação e produção de sucos naturais da Fruta, "Sumo". Atualmente, dedica-se exclusivamente a docência do magisterio superior na Universidade Federal do Rio Grande do norte e em projetos de pesquisa na área de biodiesel usando tecnologia supercrítica de óleos vegetais e avaliação bioativa pós secagem de compostos presentes em "plantas medicinais". https://orcid.org/0009-0005-1944-0350

References

Abd El-Salam, E. A. E.-S., Ali, A. M., & Hammad, K. S. (2021). Foaming process optimization, drying kinetics and quality of foam mat dried papaya pulp. Journal of Food Science and Technology, 58(4), 1449-1461. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04657-2

Agência Nacional de Vigilância Sanitária. (2005). Resolução-RDC Nº 272, de 22 de setembro de 2005. Recuperado de https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2005/rdc0272_22_09_2005.html

Arsdel, W. B. V. & Copley, M. J. (1964). Food Dehydration, Volume 2: Products and Technology. Westport: Avi Publishing Company.

Akyereko, Y. G., Yeboah G. B., Wireko-Manu F. D., Alemawor F., Mills-Robertson, F. C., & Odoom W. (2023). Nutritional value and health benefits of cashew apple. JSFA Reports, 3(3), 110‑118. https://doi.org/10.1002/jsf2.107

Azizpour, M., Mohebbi, M., Khodaparast, M. H. H., & Varidi, M. (2014). Optimization of foaming parameters and investigating the effects of drying temperature on the foam-mat drying of shrimp (Penaeus indicus). Drying Technology, 32(4), 374-384. https://doi.org/10.1080/07373937.2013.794829

Bianchi, M. de. L. P. & Antunes, L. M. G. (1999). Radicais livres e os principais antioxidantes da dieta. Revista de Nutrição, 12(2), 123-130. https://doi.org/10.1590/S1415-52731999000200001

Brainer, M. S. de. C. P. (2021). Cajucultura. Caderno Setorial ETENE, 7(230). Recuperado de https://www.bnb.gov.br/revista/cse/article/view/2819

Bobo‐García, G., Pardo, G. D., Arroqui, C., Vírseda, P., Arroyo, M. R. M., & Navarro, M. (2015). Intra‐laboratory validation of microplate methods for total phenolic content and antioxidant activity on polyphenolic extracts, and comparison with conventional spectrophotometric methods. Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(1), 204-209. https://doi.org/10.1002/jsfa.6706

Celestino, S. M. C. (2010). Princípios de secagem de alimentos. Planaltina: Embrapa Cerrados. Recuperado de https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/883845/1/doc276.pdf

Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo. (2025). Hortipedia. Recuperado de https://ceagesp.gov.br/hortiescolha/hortipedia/caju

Cruz, W. F. (2013). Obtenção de polpa de goiaba (Psidiumguajava L.) em pó pelo método de secagem em camada de espuma (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil.

Deepa, K. & Mohapatra, M. (2020). Foam-mat drying characteristics of custard apple pulp. Journal of Food and Nutrition Sciences, 8(4), 89-95. https://doi.org/10.11648/j.jfns.20200804.13

Elpídio, C. M. D. A. (2020). Secagem de ameixa pelo método de camada de espuma: otimização dos parâmetros e caracterização do produto (Tese de Doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Embrapa Agroindústria Tropical. (2021). Caju - Características da planta. Recuperado de https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/cultivos/caju/pre-producao/caracteristicas-da-especie-e-relacoes-com-o-ambiente/caracteristicas-da-planta

Fonteles, T. V. (2014). Uso do ultrassom seguido de secagem para o aproveitamento do bagaço do pedúnculo do caju (Anacardium occidentale L.): efeitos sobre o potencial antioxidante e bioacessibilidade de nutrientes. (Tese de Doutorado), Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, Brasil.

Franco, T. S., Ellendersen, L. N., Fattori, D., Granato, D., & Masson, M. L. (2015). Influence of the addition of ovalbumin and emulsifier on the physical properties and stability of yacon (Smallanthus sonchifolius) juice foams prepared for foam mat drying process. Food and bioprocess technology, 8(10), 2012-2026. https://doi.org/10.1007/s11947-015-1553-5

Gurgel, C. E. M. R. (2014). Secagem da polpa de graviola (Annonamuricata L.) em camada de espuma-desempenho do processo e características do produto (Dissertação de mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Hossain, M. A., Ahmed, T., Ferdaus, J., Zzaman, W. (2024). Optimization of the foam-mat drying process to develop high-quality tomato powder: a response surface methodology approach. Heliyon, 10(21), e39811. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39811

INFANTE, R. A. (2021). Efeito sobre as características estruturais e nutricionais da utilização do ultrassom como pré-tratamento da secagem de batata-doce (Ipomoea batatas) biofortificada, cultivar Beauregard (Tese de Doutorado). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, RE.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). (2024). Levantamento sistemático da produção agrícola. Recuperado de https://ftp.ibge.gov.br/Producao_Agricola/Levantamento_Sistematico_da_Producao_Agricola_[mensal]/Fasciculo_Indicadores_IBGE/2024/estProdAgri_202409.pdf

Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do Rio Grande do Norte (n.d.). Recuperado de https://g1.globo.com/rn/rio-grande-do-norte/noticia/2021/12/20/maior-cajueiro-do-mundo-no-rn-comemora-133-anos-com-programacao-cultural-e-entrada-gratuita.ghtml

Jeyavishnu, K., Thulasidharan, T., Shereen, M. F., & Arumugam, A. (2021). Increased revenue with high value-added products from cashew apple (Anacardium occidentale L.) - addressing global challenges. Food and Bioprocess Technology, 14(6), 985-1012. https://doi.org/10.1007/s11947-021-02623-0

Kadam, D. M. & Balasubramanian, S. (2011). Foam mat drying of tomato juice. Journal of Food Processing and Preservation, 35(4), 488-495. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2010.00492.x

Kadam, D. M., Wilson, R. A., & Kaur, S. (2010). Determination of biochemical properties of foam-mat dried mango powder. International Journal of Food Science and Technology, 45(8), 1626-1632. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2010.02308.x

Li, T. S., Sulaiman, R., Rukayadi, Y., & Ramli, S. (2020). Effect of gum Arabic concentrations on foam properties, drying kinetics and physicochemical properties of foam mat drying of cantaloupe. Food Hydrocolloids, 116, 106492. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106492

Maciel, S. C., Marques, A. F., Oliveira, A. B. de., & Siqueira, A. C. P. (2019). O caju no Nordeste: importância econômica, social e cultural. Anais dos Encontros Universitários da UFC, 4(4), 3425, Fortaleza, CE.

Maciel, R. M. G., Afonso, M. R. A., Costa, J. M. C., Severo, L. S., & Lima N. D. (2017). Mathematical modeling of the foam-mat drying curves of guava pulp. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 21(10), 721-725. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n10p721-725

Marques, G. M. R. (2009). Secagem de caldo de cana em leito de espuma e avaliação sensorial do produto (Dissertação de mestrado). Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, Itapetinga, BA, Brasil.

Martins, F. P., Neto, J. C. B., Silva, A. J. O., & Siqueira, A. M. O. (2020). Secagem: uma revisão. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 6(4), 0600-0607i. https://doi.org/10.18540/jcecvl6iss4pp0600-0607i

Mathew, B. B., Tiwari, A., & Jatawa, S. K. (2011). Free radicals and antioxidants: a review. Journal of Pharmacy Research, 4(12), 4340-4343. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/262175269_Mathew_B_B_Tiwari_A_Jatawa_S_K_2011_Free_Radicals_and_Antioxidants_A_Review_Journal_of_Pharmacy_Research_412

Midilli, A., Kucuk, H., & Yapar, Z. (2002). A new model for single-layer drying. Drying technology, 20(7),1503-1513. https://doi.org/10.1081/DRT-120005864

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. (2018). Instrução Normativa Nº 37, de 1º de outubro de 2018. Recuperado de https://in.gov.br/materia/-/asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/44304943/do1-2018-10-08-instrucao-normativa-n-37-de-1-de-outubro-de-2018-44304612

Moraes, F. P., Silva, E. S., Rocha, P. M., Fernandes, T. R. N., Vidal, R. H. L., & Correia, R. T. P. (2014). Impacto da secagem convectiva sobre os compostos bioativos e atividade antioxidante do resíduo de caju (Anacardium Occidentale L.). Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Florianópolis, SC, Brasil, 8p.

Núcleo de Estudos e Pesquisas em Alimentação (NEPA). (2011). Tabela Brasileira de Composição de Alimentos. Recuperado de https://nepa.unicamp.br

O’callaghan, J. R., Menzies, D. J., & Bailey, P. H. (1971). Digital simulation of agricultural drier performance. Journal of Agricultural Engineering Research, 16(3),223-244. https://doi.org/10.1016/S0021-8634(71)80016-1

Obanda, M., Owuor, P. O., & Taylor, S. J (1997). Flavanol composition and caffeine content of green leaf as quality potential indicators of Kenyan black teas. Journal of the Science and Food Agriculture, 74(2) 209-215. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199706)74:2%3C209::AID-JSFA789%3E3.0.CO;2-4

Paiva, E. M. de. O. (2022). Estudo da caseína como agente espumante na secagem de tomate pelo método foam-mat (Dissertação de Mestrado), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Salehi, B., Gültekin-Özgüven, M., Kirkin, C., Özçelik, B., Morais-Braga, M. F. B., Carneiro, J. N. P., ... & Martins, N. (2020). Antioxidant, antimicrobial, and anticancer effects of anacardium plants: an ethnopharmacological perspective. Frontiers in Endocrinology, 11, 295. https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00295

Sangamithra, A., Venkatachalam, S., Jonh, S. G., & Kuppuswamy, K. (2015). Foam mat drying of food materials: a review. Journal of Food Processing and preservation, 39(6), 3165-3174. https://doi.org/10.1111/jfpp.12421

Silva, E. G. de., Tebaldi, A. C., Geraldi, C. A. Q., Loss, R. A., & Guedes, S. F. (2021). Influência da temperatura de secagem em camada de espuma da polpa da graviola. Cap. 3, 31-60pp. Belo Horizonte: Editora Synapse. https://doi.org/10.36599/editpa-2020_pann-0003

Santos, A. B. F. M. dos. (2022). Secagem de polpa de jabuticaba, siriguela e umbu em camada de espuma utilizando a caseína como emulsificante (Trabalho de Conclusão de Curso), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Vasconcelos, M. S. da., Gomes-Rochette, N. F., Oliveira, M. L. M. de., Nunes-Pinheiro, D. C. S., Tomé, A. R., Sousa, F. Y. M. de., Pinheiro, F. G. M., Moura, C. F. H., Miranda, M. R. A., Mota, E. F., & Melo, D. F. de. (2015). Anti-inflammatory and wound healing potential of cashew apple juice (Anacardium occidentale L.) in mice. Experimental Biology and Medicine, 240(12), 1648-1655. https://doi.org/10.1177/1535370215576299

Verma, S., Usenov, A. B., Sobirova D. U., Sultonova S. A., & Safarov J. E. (2022). Mathematical description of the drying process of mulberry leaves. IOP Publishing, 1112, 012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1112/1/012012

Vieira, L. M., Sousa, M. S. B., Mancini-Filho, J., & Lima, A. de. (2011). Fenólicos totais e capacidade antioxidante in vitro de polpas de frutos tropicais. Revista Brasileira de Fruticultura, 33(3), 888-897. https://doi.org/10.1590/S0100-29452011005000099

Vivek, M. N., Manasa, M., Pallavi, S., Swamy, S. H., & Prashith, K. T. R. (2013). Antibacterial potential of cashew apple (Anacardium occidentale L.) juice against clinical isolates of Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans. Science, Technology and Arts Research Journal, 2(3), 144-146. https://doi.org/10.4314/star.v2i3.98756

Image showing cashew fruits at different stages of maturation, highlighting the fleshy peduncle with reddish and yellowish coloration, as well as the nut attached at the lower end. The close-up framing emphasizes the physical characteristics and quality of the fruit, which are directly related to agro-industrial processing. The visual representation aligns with the study of foam-mat drying of cashew pulp, a technique used to increase stability, facilitate storage, and preserve physicochemical properties. The composition also relates to the analysis of drying kinetics, which is essential for process optimization in food engineering. At the top of the image appears the article title “Foam-Mat Drying of Cashew Pulp (Anacardium occidentale L.): Analysis and Evaluation of Kinetics,” along with the authors Moura, L. E. F. de, Paiva, E. M. de O., Freitas, R. G. L., Souza, G. F. de V., and Pereira, A. A. C. (2026). In the lower corner appears the identification of the Brazilian Journal of Production Engineering and the journal’s ISSN.

Published

2026-03-29

How to Cite

Moura, L. E. F. de, Paiva, E. M. de O., Freitas, R. G. L., Souza, G. F. de V., & Pereira, A. A. C. (2026). Foam-mat layer drying of cashew pulp (Anacardium occidentale L.): analysis and evaluation of kinetics. Brazilian Journal of Production Engineering, 12(1), 243-258. https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i1.51362

Similar Articles

1-10 of 239

You may also start an advanced similarity search for this article.