Desenvolvimento de filmes biodegradaveis a partir de derivados do grão de quinoa (Chenopodium quinoia Willdenow) da variedade "Real"
Patricia Cecilia Araujo Farro
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Ar15d
[Development and optimization of biodegradable films made from products derivated of quinoa seeds (Chenopodium quinoia Willdenow) "Real" variety]
Campinas, SP : [s.n.], 2008.
303p. : il.
Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Paulo Jose do Amaral Sobral
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: O grão de quinoa (Chenopodium quinoa, Willdenow) é um pseudocereal originário da América do Sul Andina, que tem gerado interesse industrial crescente e cultivo diversificado em diversos países de América do Norte e da Europa. Recentemente nos países da América Latina tem-se despertado um...
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Resumo: O grão de quinoa (Chenopodium quinoa, Willdenow) é um pseudocereal originário da América do Sul Andina, que tem gerado interesse industrial crescente e cultivo diversificado em diversos países de América do Norte e da Europa. Recentemente nos países da América Latina tem-se despertado um interesse comum na busca de tecnologias de desenvolvimento de biomateriais, como uma forma de diminuir a poluição gerada pelos resíduos sintéticos, utilizando os recursos naturais próprios da região. O Brasil destaca-se pela sua preocupação pelo meio ambiente e manutenção das fontes destes recursos, através de programas experimentais de adaptação de culturas, como a quinoa, nos cerrados brasileiros, com resultados satisfatórios. O uso potencial da quinoa na indústria alimentícia tem sido alvo de estudos diversos. No entanto, é pouco explorada a aplicabilidade de produtos derivados deste grão, como farinhas e amido, na área de biomateriais. Dentro desse contexto, os principais objetivos deste trabalho foram: (1) desenvolver tecnologias pouco agressivas de extração de matérias-primas a partir do grão de quinoa: farinha integral (FI); farinha por extração úmida (FU) e amido (AQ); (2) caracterização das propriedades físico-químicas e estruturais destes produtos; (3) análises reológicas de soluções formadoras de filmes a partir do amido; (4) avaliação de diferentes formulações utilizadas na elaboração de filmes utilizando um planejamento fatorial completo analisando os efeitos de concentração de glicerol, do pH da solução filmogênica, e das condições de secagem (T(ºC) / t (horas)) em função da solubilidade e das propriedades mecânicas dos filmes; (5) otimização do processo de elaboração de filmes e caracterização dos filmes ótimos quanto às propriedades termomecânicas, óticas e estruturais, e cristalinidade (FTIR e Raios X). Os filmes elaborados a partir das diferentes matérias-primas obtidas do grão de quinoa foram elaborados utilizando 4% de matéria prima/ 100 g de solução filmogênica. Esta porcentagem da matéria prima foi determinada através das análises reológicas. Foi utilizado um planejamento fatorial completo 23, onde as três variáveis independentes foram: concentração de glicerol (16,6; 20; 25; 30 e 33,4 g/100 g matéria-prima), nível de pH de soluções filmogênica (9,7; 10; 10,5; 11 e 11,3) e condições de secagem (30°C/20h; 34°C/17h; 40°C/10h; 46°C/9h e 50°C/5h). As variáveis respostas foram: teste mecânico de tração (força na tração e elongação no ponto de ruptura); teste mecânico de perfuração (força na perfuração e deformação na perfuração) e solubilidade em água a 25ºC. Uma vez determinadas as equações dos modelos matemáticos, foi aplicada a função desejabilidade para estabelecer as condições ótimas de elaboração de filmes. Para o filme de amido de quinoa, a condição ótima foi obtida com concentração de glicerol de 21,2%, pH de 10,7 e condição de secagem de 36ºC/14h. Para o filme de FU: Concentração de glicerol de 21%, nível de pH de 10,48 e condição de secagem de 42ºC/8h. E para o filme de FI foi de concentração de glicerol de 20%, nível de pH de 10,6 e condição de secagem de 38ºC/12h. Os filmes de amido de quinoa mostraram-se incolores e pouco opacos, apresentando reduzida solubilidade em água e boa resistência à tração e flexibilidade. Os filmes de farinha por extração úmida apresentaram leve cor amarela, moderada opacidade e flexibilidade. Já os filmes de farinha integral apresentaram cor amarela intensa, moderada opacidade, alta flexibilidade mas baixa resistência no teste de tração
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Abstract: Quinoa (Chenopodium quinoa, Willdenow) is a native and oldest pseudocereal grain from the Andean region in South America. Nowadays, due to an increasing industrial interest, quinoa seeds are grown in different countries as in North America and Europe. Recently, Latin American countries...
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Abstract: Quinoa (Chenopodium quinoa, Willdenow) is a native and oldest pseudocereal grain from the Andean region in South America. Nowadays, due to an increasing industrial interest, quinoa seeds are grown in different countries as in North America and Europe. Recently, Latin American countries have shared a common interest regarding the use of natural resources in technologies capable of minimizing pollution. In that sense, special attention has been given towards the development of new biomaterials that could diminish synthetic residues. In the last years, Brazil participated in experimental programs of culture adaptation, with satisfactory results for quinoa crops. In spite of the great amount of studies concerning the potential use of quinoa in the food industry, the use of the quinoa seeds as source of starch and flour and their applicability in the biomaterials development field has not yet been fully explored. The aims of this work were: (1) to develop a non aggressive raw material (starch and flours) extraction technique, (2) determine the structural and physical-chemical properties of the quinoa products (3) characterization of the film-forming solutions through rheological analyses (4) to evaluate the effects of the glycerol content, pH and drying conditions of film-forming solutions on some functional properties of its edible films using an experimental design (response surface methodology). The responses were mechanical properties as puncture strength, puncture deformation, tensile strength, elongation and Young modulus and solubility, (5) optimization of the films elaborative process and characterization (thermomechanical, optical and structural properties, and crystallinity - FTIR and X-ray) of the optimal quinoa films. According to an experimental design 23, films were produced from film forming solutions (FFS) containing 4g of Quinoa products (QP) /100g of FFS (this percentage of QP was determined by rheological tests), glycerol (16.6, 20.0, 25.0, 30.0 and 33.4 g/100 g starch) used as a plasticizer, and a constant pH of FFS (9.7, 10.0, 10.5, 11.0 and 11.3). Drying conditions varied from temperature and time (30°C/20h; 34°C/17h; 40°C/10h; 46°C/9h and 50°C/5h) in an oven with circulation and renewal of air. The five levels of each variable were coded as -1.68, - 1, 0, +1, +1.68. All tests were run at room conditions (22-25ºC and 55-65% relative humidity) using samples previously conditioned at 58% of relative humidity at 22-25ºC for 7 days. The optimal films elaboration conditions were determined by the desirability function. For each quinoa product, conditions were different. For films based on starch (S), the optimal condition was obtained when using 21,2% glycerol content, pH= 10,7 and drying condition of 36ºC/14h, for films of flour extracted by wet milling (FWM), 21% glycerol content, pH= 10,48 and drying condition of 42ºC/8h, and, finally, for films of whole flour (WF), 20% glycerol content, pH= 10,6 and drying condition of 38ºC/12h The S films were colorless and scarcely opaque, showed reduced water solubility, and presented good qualities of tensile strength. FWM films presented a yellowish color, moderate opacity, tensile strength and flexibility. WF films presented an intense yellowish color, moderate opacity and high flexibility but low tensile strength
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Menegalli, Florência Cecília, 1944-2017
Orientador
Sobral, Paulo José do Amaral
Coorientador
Freire, Maria Teresa de Alvarenga
Avaliador
Cunha, Rosiane Lopes da, 1967-
Avaliador
Laurindo, João Borges
Avaliador
Yamashita, Fabio
Avaliador
Desenvolvimento de filmes biodegradaveis a partir de derivados do grão de quinoa (Chenopodium quinoia Willdenow) da variedade "Real"
Patricia Cecilia Araujo Farro
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Patricia Cecilia Araujo Farro
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