Orientador: Osvaldir Pereira Taranto

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de aglomeração de proteína concentrada de arroz em leito fluidizado, monitorando em tempo real o tamanho das partículas, a fim de desenvolver um produto proteico instantâneo, bem como avaliar a qualidade do produto final. Alginato de sódio e...

Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de aglomeração de proteína concentrada de arroz em leito fluidizado, monitorando em tempo real o tamanho das partículas, a fim de desenvolver um produto proteico instantâneo, bem como avaliar a qualidade do produto final. Alginato de sódio e polpa de uva foram utilizados como ligantes. Para cada ligante, o estudo do processo de aglomeração foi realizado de acordo com um planejamento composto central. Para a polpa de uva, as variáveis independentes estudadas foram a temperatura do ar (65-85 °C) e a vazão de atomização do ligante (1,5-2,5 mL/min). Essas mesmas variáveis, e também a concentração de ligante (1,0-2,0%), foram estudadas para a aglomeração com alginato de sódio. As respostas avaliadas foram o rendimento do processo, o tamanho médio final das partículas e, quando polpa de uva foi utilizada, a concentração de antocianinas no produto final. O monitoramento in-line do tamanho das partículas foi realizado por meio de velocimetria de filtro espacial. As informações in-line de tamanho mostraram o crescimento das partículas e a quebra dos grânulos, que foram fortemente influenciados pelas variáveis operacionais estudadas. O aumento da vazão de atomização e da concentração de ligante proporcionou maior taxa de crescimento das partículas. Altas vazões de atomização e baixas temperaturas do ar favoreceram a formação de grânulos mais resistentes à quebra durante a secagem. Com o monitoramento in-line do tamanho das partículas, foi possível explicar e melhor compreender a significância dos efeitos das variáveis operacionais estudadas nos planejamentos. A análise estatística mostrou que a vazão de atomização foi a variável operacional com maior influência no rendimento e no tamanho médio final das partículas para ambos os ligantes, e a temperatura do ar foi a variável operacional com maior efeito na concentração de antocianinas no produto final. Os planejamentos experimentais propostos permitiram estabelecer uma condição ótima de aglomeração para cada ligante. Nessas condições foram obtidos rendimentos acima de 70% com um aumento no tamanho médio final das partículas de cerca de 5 vezes. Quando polpa de uva foi utilizada, verificou-se a incorporação de antocianinas no produto final (11,79 mg/100g). Para ambos os ligantes, as condições ótimas proporcionaram um pó proteico com baixa umidade, alto teor de proteínas e com melhores propriedades de instantaneização e fluidez, em relação à matéria-prima

Abstract: The aim of this work was to study the agglomeration process of rice protein concentrate in a fluid bed, using real-time monitoring of the particle size in order to develop an instant protein product, as well as to evaluate the quality of the final product. Sodium alginate and grape pulp...

Abstract: The aim of this work was to study the agglomeration process of rice protein concentrate in a fluid bed, using real-time monitoring of the particle size in order to develop an instant protein product, as well as to evaluate the quality of the final product. Sodium alginate and grape pulp were used as the binders. The study of the agglomeration process was carried out according to a central composite design for each binder. The independent variables studied were: air temperature (65-85 °C) and binder flow rate (1.5-2.5 mL/min), when grape pulp was used as binder. These same variables and the binder concentration (1.0-2.0%) were studied for the agglomeration using sodium alginate. The responses evaluated were process yield, final median particle size, and the anthocyanins concentration in the final product when grape pulp was used. In-line monitoring of particle size was performed using spatial filter velocimetry. In-line particle size information showed the particle growth and the breakage of the granules, which were strongly influenced by the operating variables studied. The increase in both binder flow rate and binder concentration provided a higher growth rate. High binder flow rates, as well as low air temperatures, favor the formation of granules which were more resistant to breakage during drying. The in-line monitoring of particle size allowed to explain and better understand the significance of the effects of the studied experimental design variables. Statistical analysis showed that the binder flow rate was the operating variable that most influenced the process yield as well as the final median particle size for both binders; the temperature, in turn, was the variable that most influenced the anthocyanins concentration in the final product. The proposed experimental designs allowed the establishment of an optimal agglomeration condition for each binder. Process yields above 70% and an increase in the final median particle size of about 5 times were obtained under optimal conditions. When grape pulp was used, incorporation of anthocyanins into the final product was verified (11.79 mg / 100g). For both binders, the optimal conditions provided a protein powder with low moisture content and high protein content. Also, an improvement in the flowability and instant properties were observed when compared to the raw material

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