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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Efeitos da extrusão termoplástica em "blends" de subprodutos da indústria cervejeira
Title Alternative: Effects of thermoplastic extrusion on "blends" of brewing by-products
Author: Brito, Aline Duarte Correa de, 1990-
Advisor: Steel, Caroline Joy, 1964-
Abstract: Resumo: A reutilização de resíduos agroindustriais está atraindo cada vez mais a atenção de pesquisadores, pois subprodutos são uma fonte barata de fibras, proteínas e compostos bioativos, apesar de sua composição heterogênea e instabilidade microbiológica. A indústria cervejeira gera bilhões de toneladas de subprodutos anualmente, entre os quais, em maior quantidade, o resíduo úmido de cervejaria (RUC), composto principalmente por bagaço de malte, apresentando, em base seca, em torno de 58% de fibras dietéticas insolúveis (FDI), 18% de proteínas e 14% de lipídeos; e o excesso de levedura (LEV), contendo 53% de proteínas, 20% de fibras dietéticas totais (FDT) e 7% de minerais. Entretanto, ambos apresentam alta umidade, 78% e 86%, respectivamente, implicando em difícil manipulação e transporte, além de rápida deterioração. Gerado em menor quantidade, porém com baixa umidade, o pó de malte (PDM) é formado por, aproximadamente, 65% de carboidratos, 15% de proteínas e 14% de FDI, mas sua alta carga microbiana provocou restrição no uso. Entre as técnicas exploradas para reutilização de resíduos agroindustriais, a extrusão termoplástica mostra grandes vantagens, pois permite a utilização do subproduto como um todo, aliando calor, pressão e cisalhamento, sem gerar resíduos. Entre suas limitações estão umidade e tamanho de partículas da matéria-prima. Decidiu-se utilizar um Delineamento de Misturas para compor blends dos subprodutos, com uma umidade máxima de 30% para o ponto centroide, explorando-se duas alternativas: Delineamento A ¿ secagem do RUC e composição de blends com RUCseco, LEV e grits de milho; Delineamento B ¿ blends com RUC, LEV e PDM, aliados a 55% de pó de arroz (PDA), subproduto do processamento de saquê, contendo 65% de carboidratos e 18% de proteína. Os parâmetros de processo foram fixados em: velocidade de alimentação 250 rpm; velocidade da rosca 390 rpm; temperatura das zonas, da alimentação à matriz, 45-60-80-110ºC. Os extrusados do Delineamento A apresentaram altas umidades, durezas e densidades, baixos índices de expansão (IE), solubilidade em água (ISA) e absorção de água (IAA), fenômenos atribuídos à alta quantidade de fibras insolúveis do RUCseco. Os extrusados do Delineamento B, apresentaram maiores IE e ISA, menores durezas e densidades, porém teor proteico similar ao do Delineamento As características atribuídas à alta proporção de PDA. A otimização dos produtos visou menor umidade e melhores propriedades tecnológicas. Restauração de peças da extrusora levou ao aumento da energia mecânica (EME) do sistema, influenciando as propriedades tecnológicas dos produtos otimizados. Estes foram analisados quanto à sua composição centesimal, incluindo FDT e FDI; à digestibilidade in vitro de proteínas (DIVP); aos parâmetros tecnológicos: atividade de água, IE, densidade aparente, dureza instrumental, cor instrumental (CIELab), ISA e IAA, e propriedades de pasta (RVA); e à qualidade microbiológica. Os otimizados A revelaram alto conteúdo de FDI e lipídeos, o que regeu suas propriedades tecnológicas, produzindo extrusados com estrutura frágil e oca. Os otimizados B exibiram alto IE e baixa dureza, porém resultados com alto coeficiente de variação, associados à heterogeneidade do PDM. Conclui-se que é possível utilizar extrusão termoplástica para transformação de subprodutos agroindustriais em novos produtos ou ingredientes, com diferentes propriedades tecnológicas e nutricionais, para alimentação humana ou animal

Abstract: The recovery of agroindustrial wastes is increasingly attracting the attention of researchers, since by-products are an inexpensive source of fibres, proteins and various bioactive compounds, despite their heterogeneous composition and microbiological instability. The brewery industry produces billions of tons of by-products each year, including, in greater quantity, brewer's spent grain (BSG), mainly composed of malt bagasse, providing, on a dry basis, about 58% insoluble dietary fibres (IDF), 18% proteins and 14% lipids; and brewer¿s spent yeast (BSY), containing 53% proteins, 20% total dietary fibres (TDF) and 7% of minerals. However, both have a high moisture content, 78% and 86%, respectively, implying difficult handling and transportation, and rapid deterioration. Generated in smaller quantities but with low moisture content, malt powder (MP) is comprised of approximately 65% carbohydrates, 15% proteins and 14% IDF, however, its high microbial load implied usage restrictions. Among the techniques used to recycle agroindustrial waste, thermoplastic extrusion shows great advantages, as it allows the use of the by-products as a whole, combining heat, pressure and shear, without generating residues. Among its limitations are feed moisture and particle size. It was decided to use a Mixture Design to compose blends of by-products, with a maximum moisture of 30% for the centroid point, exploring two alternatives: Design A ¿ drying of BSG and blends composition with dryBSG, BSY and corn grits; Design B ¿ blends with BSG, BSY and MP, allied to 55% rice powder (RP), a by-product from sake processing, with 65% carbohydrates and 18% proteins. The process parameters were set at: feed rate 250 rpm; screw speed 390 rpm; temperature of the zones, from the feed hopper to the die, 45-60-80-110ºC. The extruded products from Design A presented high moisture content, hardness and density, low indices of expansion (EI), water solubility (WSI) and water absorption (WAI), phenomena attributed to the high amount of insoluble dryBSG fibres. The extruded products of Design B, presented higher EI and WSI, lower hardness and densities, but a similar protein content to that of Design A, characteristics attributed to a high proportion of RP. The optimization of the products aimed at lower moisture and better technological properties. Restoration of extruder parts led to the increase in mechanical energy (SME) of the system, influencing the technological properties of the optimized products. They were analysed regarding their proximate composition, including TDF and IDF; their protein in vitro digestibility (PIVD); their technological parameters: water activity, EI, apparent density, instrumental hardness, instrumental colour (CIELab), WSI and WAI, and pasting properties (RVA); and their microbiological quality. The optimized A extrudates revealed high content of insoluble fibres and lipids, which governed its technological properties, producing brittle, hollow extruded products. The optimized B extrudates showed high EI and low hardness, but a high coefficient of variation for the results, associated to the heterogeneity of the MP. In conclusion, it is possible to apply thermoplastic extrusion for transformation of agroindustrial by-products into new products or ingredients with different technological and nutritional properties, for human or animal feeding
Subject: Malte
Leveduras
Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
Processo de extrusão
Fibras na nutrição humana
Proteínas
Extrusão termoplastica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: BRITO, Aline Duarte Correa de. Efeitos da extrusão termoplástica em "blends" de subprodutos da indústria cervejeira. 2018. 1 recurso online (118 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/334568. Acesso em: 16 Jun. 2020.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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