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Type: TESE
Title: Estudo da instantaneização de misturas contendo cacau em po por aglomeração com jato de vapor
Author: Romero Peña, Lecsi Maricela
Advisor: Kieckbusch, Theo Guenter, 1942-
Kieckbusch, Theo Gunter
Abstract: Resumo: O processo de aglomeração de misturas contendo cacau em pó foi considerado com o intuito de avaliar as características de instantaneização. Desenvolveu-se um aglomerador a jato de vapor em escala de planta piloto composto por uma torre em aço inox (diâmetro: 0,30m, altura: 2,15m), uma calha vibratória para a alimentação de pó (até 65 kg/h), um gerador de vapor, um dispositivo para o contato turbulento de vapor com as partículas em queda livre na saída de um duto cilíndrico feito em Teflon® de 1,9cm de diâmetro e um sistema de insuflamento e exaustão de ar. A composição química e as características físicas da matéria-prima foram determinadas, além de observações ao microscópio e por difratogramas de Raios X. O cacau em pó é amorfo, tem uma distribuição binodal de tamanho (diâmetro médio de 19 mm), insolúvel e de difícil dispersão em água. O pH e o teor de manteiga influenciam a molhabilidade e a dispersabilidade. A isoterma de sorção de umidade seguiu o modelo de GAB. Açúcar, de morfologia cristalina e embebição rápida, foi usado na formulação das misturas. Um planejamento estatístico foi aplicado considerando os fatores de efeito significativo em quatro variáveis-resposta: molhabilidade, tamanho do aglomerado, densidade bulk e umidade final do produto. Para uma triagem inicial dos fatores do processo foi usado o método de arranjo ortogonal L8 de Taguchi, em duas etapas. Uma análise mais detalhada foi então realizada baseada em um planejamento usando superfície de resposta, em estrela com pontos centrais, necessitando de 29 ensaios. A molhabilidade, considerada como o atributo mais adequado para avaliar a característica de instantaneização do produto, é influenciada pelos fatores: teor de lecitina, teor de açúcar, teor de finos, vazão de vapor e temperatura de secagem, em essa ordem de importância. O modelo quadrático produziu uma maior representatividade dos dados experimentais obtidos. O tamanho do aglomerado é afetado principalmente pela vazão de vapor e teor de lecitina. O efeito mais importante na densidade do aglomerado foi o teor de finos e a temperatura do ar de secagem. A vazão de vapor e a composição da mistura mostraram-se importantes para a umidade do produto. O alto grau de solubilidade da sacarose e a plasticização que ocorre na zona de aglomeração, como confirmado em micrografias e em difratogramas de Raios-X, controlam a cinética do processo de aglomeração

Abstract: The agg1omeration process of dry mixtures containing cocoa powder was considered in order to evaluate the instant properties of the product. A pilot-plant steam jet agg1omerator was developed, composed by a stainless steal tower (diameter: 0.30m; height: 2.15m), a vibrating feeder for the powder supply (up to 65 kg/h), a steam generator, a device to promote a turbulent contaet between steam and the free-falling partic1es, at the bottom of a 1.9 cm (ID) cylindrical Teflon® duet, and an air supply and exhausting system. The composition and physical characteristics of the raw material were determined, complemented by microscopic and X-rays difractograms observations. Cocoa powder is amorphous, has a bimodal size distribution (average diameter: 19J.1II1), is insoluble and hardly dispersible in water. The pH and the cocoa butter content influenced the wettability and the dispersability in water. The sorption isotherm followed the GAB model. Crystal sugar with good wetting abilities was used in the formulations. A statistical planning was applied considering the significant effects on four dependent variables: the wettability, the size of the agg1omerates, the bulk density and the final moisture content of the product. An L8 Taguchi's orthogonal array method was used, twice, for the initial screening of the factors of significant effect. A detailed analysis using a central composite, non-factorial, surface design based on 29 experiments was then performed. The wettability, considered the most appropriate attribute in instant properties quantification is influenced by lecithin content, proportion of sugar and of fines, steam pressure, and drying air temperature, in this order of importance. The quadratic model exhibited the best fitting to the experimental results. The size of the agg1omerates is affected by steam flow rate and lecithin content. The most important effects on the density of the agg1omerates were the content of fines and the drying air temperature. The moisture content of the product was mainly affected by the mixture formulation and the steam flow rate. The excellent solubility of sucrose and the plasticization of the surface of the crystals in the agglomeration zone, confirmed through microscopic and X-rays observations, control the process kinetics
Subject: Aglomeração
Cacau
Chocolate
Planejamento experimental
Superfícies de resposta (Estatística)
Taguchi, Método de (Controle de qualidade)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2003
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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