Efeito dos parâmetros de extrusão termoplástica na microestrutura e propriedades físicas do grits de milho

Abstract

Este trabalho teve por objetivo geral estudar as diferentes mudanças que possam ocorrer com o processo de extrusão tais como a parte estrutural do material processado, os efeitos na parte proteica através do estudo em eletroforese e inclusive com os carotenoides por cromatografia, bem com as propriedades físicas de expansão em função de mudança de parâmetros tais como umidade e temperatura de processamento. No capítulo 1, apresenta-se uma revisão relacionada ao tema da Tese, na qual se abordam tópicos do processo de extrusão, tais como fenômenos físicos e químicos por ocasião das mudanças do tratamento termomecânico, características das determinações por eletroforese nas observações obtidas nas bandas proteicas. Aspectos relacionados às observações por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), entre outros aspectos. No capítulo 2 teve por objetivo verificar o efeito da umidade e temperatura sobre a microestrutura de expandidos de grits de milho. O grits de milho normal foi processado a 15, 18 e 21% de umidade a temperaturas que variaram de 120, 140 e 160 °C, seguindo um desenho experimental fatorial 32 com duas repetições; utilizando uma extrusora Brabender de parafuso único de taxa de compressão de 5:1, matriz de 3mm de diâmetro, 14,3 mm de comprimento; velocidade do parafuso de 150 rpm e 17 rpm de velocidade de alimentação. Foram analisados índice de expansão seccional, longitudinal, volumétrica e índice de absorção de água. Logo as amostras cruas e processadas forma submetidas a análises de microscopia ótica, MEV e eletroforese. Os resultados mostraram que a umidade teve maior impacto sobre as propriedades físicas e macroestruturais dos expandidos de grits. Sendo que a 15%, apresentaram maiores valores de expansão. Com relação à absorção de água foi maior a 18% e 120 °C de temperatura. Foi observado nos resultados de MEV e eletroforese que houve diminuição do tamanho/peso do componente proteico. Desta forma o trabalho conclui que menores umidade de processamento (> 15%) e altas temperaturas < 160ºC provocam maiores taxas de cisalhamento e esforço mecânico transformando profundamente o complexo amido-proteína. No capítulo 3, o objetivo foi avaliar os efeitos da umidade de entrada (13 – 17%, base úmida) e da temperatura do barril (120 – 160 °C) nas propriedades físico-químicas e mudanças no perfil de carotenoides de expandidos extrudados de grits de milho. Os extrudados foram elaborados numa extrusora monorosca, segundo planejamento fatorial 32 com duas repetições. Os coeficientes lineares de umidade da alimentação e temperatura do barril afetaram principalmente as propriedades físico-químicas. Por outro lado, o coeficiente de interação β112 predominou as mudanças nos carotenoides totais, luteína, zeaxantina e β-caroteno. Os coeficientes quadráticos também foram importantes para mudanças na cor total (em relação à umidade de entrada) e para β-criptoxantina, energia mecânica específica e índice de expansão volumétrica (em relação à temperatura do barril). A β-criptoxantina e o β-caroteno aumentaram, enquanto a luteína e a zeaxantina diminuíram. Os modelos matemáticos desenvolvidos a partir das respostas revelaram duas regiões de operação viáveis no domínio explorado. Para um processo satisfatório, do ponto de vista tecnológico e nutricional, sugere-se a extrusão nas condições operacionais que variam entre 13,2 – 13,7% de umidade de entrada e 120 – 132 °C na temperatura do barril. Nessas condições, a entrada de energia mecânica específica necessária foi de 410 – 450 kJ/kg e extrudados com crocância com um índice de expansão volumétrica maior que 12, um trabalho de mecânico menor que 0,4 N.mm observando-se incrementos viii moderados nos níveis de β-caroteno e β-criptoxantina. O uso de cultivares mais ricas em carotenoides pode contribuir para a produção de snacks mais saudáveis.