Orientador: Ahmed A. El-Dash

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: O sorgo é uma gramínea originária da Africa (Etiópia e Sudão) e Ásia, onde é cultivada em áreas de baixa disponibilidade de água, sendo um cereal com capacidade de desenvolver em solos considerados inadequados a certos outros cereais. Seu potencial agrícola associado a um alto potencial...

Resumo: O sorgo é uma gramínea originária da Africa (Etiópia e Sudão) e Ásia, onde é cultivada em áreas de baixa disponibilidade de água, sendo um cereal com capacidade de desenvolver em solos considerados inadequados a certos outros cereais. Seu potencial agrícola associado a um alto potencial tecnológico torna-o um importante cereal para a alimentação, tanto humana quanto animal. Uma das formas de se estudar o sorgo no sentido de se desenvolver novos produtos e através da extrusão termoplástica do seu amido, desde que existem poucos trabalhos a esse respeito na literatura. Assim, o presente trabalho se propôs a avaliar as características do amido de sorgo "in natura" e estudar os efeito das variáveis da extrusão termoplástica sobre as propriedades do mesmo. Para estudar os efeitos das variáveis umidade, temperatura, velocidade do parafuso e diâmetro da matriz nas características do amido de sorgo, submetido à extrusão termoplástica, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta, pela qual foram obtidos modelos matemáticos preditivos, relacionando as variáveis do processo de extrusão com as mudanças ocorridas nestas propriedades. As características avaliadas foram expansão, viscosidade (inicial, a quente (95°C), após 20 minutos a 95°C e final (50°C)), índice de solubilidade em água (ISA), índice de absorção de água (IAA) e suscetibi1idade enzimática. Avaliaram-se, também, os efeitos das variáveis da extrusão sobre o torque, pelo qual é possível estimar a eficiência do processo em termos de consumo de energia. A análise dos resultados mostrou que a variável temperatura foi a que mais influenciou afetando significativamente todas as propriedades estudadas. Por outro lado, a variável velocidade do parafuso foi a menos significante afetando somente a viscosidade após 20 minutos a 95°C (resistência ao atrito mecânico) e a viscosidade final (retrogradação do amido). Com relação aos efeitos das variáveis da extrusão nas características do amido, verificou-se que a expansão foi dependente das variáveis umidade, temperatura e diâmetro da matriz, sendo que, para uma determinada temperatura, ela diminuiu com o aumento da umidade, efeito que se tornou menos intenso com o aumento do diâmetro da matriz. Quanto às viscosidades, nenhuma delas foi dependente do diâmetro da matriz. Entretanto, a viscosidade inicial foi dependente das variáveis umidade e temperatura, aumentando com o aumento da temperatura para umidades superiores a 20%, ocorrendo o inverso para umidades inferiores a 18%, enquanto que a viscosidade a quente foi dependente apenas da variável temperatura, diminuindo com o seu aumento. Também, a viscosidade após 20 minutos a 95°C e a viscosidade final foram dependentes das variáveis temperatura e velocidade do parafuso, ambas diminuindo com o aumento da temperatura, fato que se tornou mais acentuado com altas velocidades do parafuso e altas temperaturas. O ISA foi dependente das variáveis umidade, temperatura e diâmetro da matriz, sendo seus valores máximos obtidos com baixos teores de umidade e altas temperaturas, enquanto que o IAA foi dependente das variáveis temperatura e diâmetro da matriz, aumentando com o aumento dessas variáveis. A suscetibi1idade enzimática foi dependente das variáveis temperatura e diâmetro da matriz, aumentando com o aumento dessas variáveis, até um certo limite (190 ºC e 5,4mm), diminuindo a seguir. O torque foi dependente apenas da variável umidade, diminuindo com o aumento desta. Assim, a extrusão mostrou ser um meio adequado para se obter amido pré-gelatinizado e, em função das variáveis empregadas no processo, foi possível obter amido pre-gelatinizado com diferentes características

Abstract: Sorghum is a grain that originated in Africa (Ethiopia and Sudan) and Asia, where it can be cultivated in dry areas, developing under conditions which are unfavorable for other cereals. Its agricultural potential is associated with a high technological potential, making it an important...

Abstract: Sorghum is a grain that originated in Africa (Ethiopia and Sudan) and Asia, where it can be cultivated in dry areas, developing under conditions which are unfavorable for other cereals. Its agricultural potential is associated with a high technological potential, making it an important cereal for human and animal consumption. One way to study it is through the development of new products using thermoplastic extrusion of its starch, especially since there are practically no articles discussing this subject. Thus, the present thesis intends to evaluate the characteristics of native sorghum starch and study the effect of thermoplastic extrusion variables on these properties. The effect of the extrusion variables of moisture content, temperature, screw speed, and die diameter on sorghum starch have been analysed using surface response analysis, a method which has yielded mathematically predictable models relating extrusion process variables to differences in starch properties. The starch characteristics studies were expansion, viscosity (initial, hot (95°C), after 20 min. at 95°C, and final (50°C)), water solubility index (WSI), water absorption index (WAI), and susceptabi1ity to enzymatic action. The effects of the extension variables on torque was also examined; this makes it possible to estimate the efficiency of the process in terms of energy consumption. An analysis of the results showed that the factor of temperature was the most critical, affecting all of the proper- ties studied. On the other hand, the screw speed was the least important, affecting only viscosity after 20 min. at 95°C (resistance to mechanical shear) and final viscosity (starch retrogradation). When relating extrusion variables to starch characteristics, it was found that expansion was dependent on moisture content, temperature and die diameter; at any given temperature it decreased as the moisture content increased, although increasing the die diameter reduced this effect. None of the viscosities depended on the die diameter, although the initial viscosity was dependent on moisture content and temperature, increasing with an increase of temperature when the former exceeded 20%, but decreasing with such increases when the moisture content was below 18%. Hot viscosity, on the other hand, depended only on temperature, decreasing with its increase. The viscosity after 20 min. at 95°C and final viscosity depended on both temperature and screw speed, both decreasing with an increase in temperature, an effect which becomes more pronounced with faster screw speeds and higher temperatures. WSI was dependent on the variables of moisture content, temperature, and die diameter, with maximum values obtained for low moisture contents and high temperatures, while the WAI increased as the temperature and die diameter increased. Enzymatic susceptabi1ity dependend on the temperature and die diameter, increasing with their increase to a maximum, then decreasing. Torque depended only on the moisture content, decreasing as this variable increased. Thus, extrusion proved to be an adequate means of obtaining pre-gelatinized starch; moreover, it was possible to obtain pre-gelatinized starch with various characteristics