Caracterização de produtos extrusados de misturas de farinha de soja, fécula e farelo de mandioca

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Farinha de folhas e amido de mandioca como matérias-primas para misturas e massa alimentícia extrusadas

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Perfis de polietileno reciclado carregado com fibra de açaí

Foram obtidos perfis tubulares porosos de polietileno (PE) e de polietileno/fibra de açaí (PE/PA) 80/20 extrudados a partir de partículas granuladas de polietileno de alta densidade reciclado de embalagens pós-consumo de 600 μm, e deste com fibra de açaí de 300 μm. Para o processamento das peças foi desenvolvida uma extrusora mono-rosca de bancada, com sistema mecânico acionado por um motor elétrico de ½ CV (0,37 kw) controlado por um inversor de freqüência, com canhões, roscas, matriz e sistema de aquecimento substituíveis. Para permitir uma visualização didática de condições de operação do equipamento de modo simplificado foram realizados testes com parafina em canhão de vidro variando-se a velocidade de rotação do parafuso e perfil de temperatura, ajustando vazão mássica e pressão na saída. Para a extrusão dos perfis porosos foram realizados ensaios reológicos de PE e PE/FA sendo selecionado rosca, barril e matriz de alumínio; rosca com passo de 9 mm e relação comprimento diâmetro (L/D) 22, composta de um elemento misturador e um elemento de flutuação na zona de controle de vazão; ângulo entre o filete e o eixo da rosca 17º, folga entre a rosca e o barril 0,15 mm; rotação de 1,3 rpm; aquecimento ao longo do canhão de 120ºC; matriz tubular com 21 mm de diâmetro interno e mandril de 19 mm de diâmetro externo. Os perfis PE e PE/FA apresentaram poros com diâmetros médios de 0,7 e 0,6 mm; densidade relativa à água a 28ºC de 0,77 e 0,73; módulo de elasticidade de 1,002 e 2,601 GPa e máximo inchamento aparente do extrudado de 100 e 80%.

Processamento e caracterização de snack extrudado a partir de farinhas de quirera de arroz e de bandinha de feijão

Este trabalho teve por objetivo desenvolver nova formulação de snack por extrusão termoplástica a partir de mistura de farinhas de quirera de arroz e de bandinha de feijão, bem como avaliar o potencial nutricional, tecnológico e sensorial do novo produto. A farinha de bandinha de feijão carioca foi incorporada à farinha de quirera de arroz na proporção de 30%. O snack foi produzido em extrusora monorrosca, escala piloto. Os parâmetros de extrusão foram fixos, utilizando-se três zonas de extrusão com temperaturas de 40, 60 e 85 °C; velocidade do parafuso de 177 rpm; taxa de alimentação de 292 g.min-1, e matriz circular de 3,85 mm de diâmetro. A amostra de snack foi submetida a caracterizações fisicoquímica, tecnológica e sensorial. Observou-se efeito significativo da farinha de bandinha de feijão no aumento dos teores proteico e de fibras no snack obtido, quando comparada à farinha de quirera de arroz. Em relação às características tecnológicas do produto, obteve-se 0,17 g.cm-3 para densidade aparente, 7,75 para o índice de expansão e 435, g.f para a dureza instrumental. A formulação estudada foi aceita sensorialmente, com índice de aceitação para impressão global de 76%. Conclui-se que é possível produzir snacks por extrusão a partir da incorporação de 30% de farinha de bandinha de feijão à farinha de quirera de arroz, resultando em produto aceito sensorialmente e com adequado valor nutricional.

Estudo da aromatização pré-extrusão e das condições de extrusão sobre as características físicas e retenção de aroma em proteína isolada de soja

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Effects of processing on physical properties of extruded snacks with blends of sour cassava starch and flaxseed flour

The opportunity to supplement common cassava biscuits with a product of higher nutritional value meets consumer expectations. In this work it was studied the effects of process parameters and flaxseed addition on physical properties of expanded snacks. Extrusion process was carried out using a single screw extruder in a factorial central composite rotatable design with four factors: flaxseed flour percentage (0-20%), moisture (12-20%), extrusion temperature (90-130 °C) and screw speed (190-270). The effect of extrusion variables was investigated in terms of expansion index, specific volume, water absorption index, water solubility index, color parameters (L*, a* ,b*) and hardness. The data analysis showed that variable parameters of the extrusion process and flaxseed flour affected physical properties of puffed snacks. Among the experimental conditions used in the present study, expanded snack products with good physical properties can be obtained under the conditions of 10% flaxseed flour, 230 rpm screw speed, temperature of 90 °C and moisture of 12%.

Características físicas, reológicas e sensorial de produtos extrusados de misturas de farinha de maracujá e fécula de mandioca

This research had as objective to evaluate the effect of extrusion temperature and screw speed on physical and rheological properties, as well as, the sensory acceptance of cassava and passion fruit snacks produced in single-screw extruder. A central composite design with 11 treatments was used, considering as dependent variables: expansion index (EI), specific volume (SV), water solubility index (WSI), water absorption index (WAI), color (L*, a*, b*) and pasting properties (RVA). The products were flavored and analyzed for global acceptance. The results showed significant effects of temperature and screw speed on the dependent variables. The chocolate flavored snacks obtained good acceptance.

Cassava and turmeric flour blends as new raw materials to extruded snacks

Short cooking time and ability to blend varieties of food ingredients have made extrusion cooking a medium for low-cost and nutritionally improved food products. The effect of moisture, extrusion temperature and amount of turmeric flour mixed with cassava flour on physical characteristic of puffed snacks was evaluated in this work. Extrusion process was carried out using a single-screw extruder in a factorial central composite design with four factors. Results showed effect of extrusion parameters on dependents variables. High expansion, low browning, low water solubility index, intermediate water absorption index and high crispness desirable characteristics to puffed snacks are obtained in conditions of 12% moisture, 5% turmeric flour, 105º C of temperature and 250 rpm of screw speed. These paper point to the potential still unexplored of the use of flours of cassava and turmeric as raw materials in the development of extruded puffed snacks.

Extrusion of blends of cassava leaves and cassava flour: physical characteristics of extrudates

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades físicas de snacks de farinha de folhas de mandioca

The food industry is continually growing with new products becoming available every year. Extrusion combines a number of unit operations in one energy efficient rapid continuous process and can be used to produce a wide variety of snacks foods. The objective of this study was to evaluate the effect of extrusion temperature, screw speed, and amount of cassava leaf flour mixed with cassava starch on the physical properties of extruded snacks processed using a single screw extruder. A central composite rotational design, including three factors with 20 treatments, was used in the experimental design. Dependent variables included the expansion index, specific volume, color, water absorption index, and water solubility index. Among the parameters examined, the amount of cassava leaf flour and extrusion temperature showed significant effects on extruded snack characteristics. Mixtures containing 10% of cassava leaf flour extruded at 100 degrees C and 255 rpm shows favorable levels of expansion, color, water absorption index, and water solubility index.

Materials prepared from biopolyethylene and curaua fibers: Composites from biomass

Composites of high-density biopolyethylene (HDBPE) obtained from ethylene derived from sugarcane ethanol and curaua fibers were formed by first mixing in an internal mixer followed by thermopressing. Additionally, hydroxyl-terminated polybutadiene (LHPB), which is usually used as an impact modifier, was mainly used in this study as a compatibilizer agent. The fibers, HDBPE and LHPB were also compounded using an inter-meshing twin-screw extruder and, subsequently, injection molded. The presence of the curaua fibers enhanced some of the properties of the HDBPE, such as its flexural strength and storage modulus. SEM images showed that the addition of LHPB improved the adhesion of the fiber/matrix at the interface, which increased the impact strength of the composite. The higher shear experienced during processing probably led to a more homogeneous distribution of fibers, making the composite that was prepared through extruder/injection molding more resistant to impact than the composite processed by the internal mixer/thermopressing. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Automated optimization of polymer extrusion dies using finite element analysis

An extrusion die is used to continuously produce parts with a constant cross section; such as sheets, pipes, tire components and more complex shapes such as window seals. The die is fed by a screw extruder when polymers are used. The extruder melts, mixes and pressures the material by the rotation of either a single or double screw. The polymer can then be continuously forced through the die producing a long part in the shape of the die outlet. The extruded section is then cut to the desired length. Generally, the primary target of a well designed die is to produce a uniform outlet velocity without excessively raising the pressure required to extrude the polymer through the die. Other properties such as temperature uniformity and residence time are also important but are not directly considered in this work. Designing dies for optimal outlet velocity variation using simple analytical equations are feasible for basic die geometries or simple channels. Due to the complexity of die geometry and of polymer material properties design of complex dies by analytical methods is difficult. For complex dies iterative methods must be used to optimize dies. An automated iterative method is desired for die optimization. To automate the design and optimization of an extrusion die two issues must be dealt with. The first is how to generate a new mesh for each iteration. In this work, this is approached by modifying a Parasolid file that describes a CAD part. This file is then used in a commercial meshing software. Skewing the initial mesh to produce a new geometry was also employed as a second option. The second issue is an optimization problem with the presence of noise stemming from variations in the mesh and cumulative truncation errors. In this work a simplex method and a modified trust region method were employed for automated optimization of die geometries. For the trust region a discreet derivative and a BFGS Hessian approximation were used. To deal with the noise in the function the trust region method was modified to automatically adjust the discreet derivative step size and the trust region based on changes in noise and function contour. Generally uniformity of velocity at exit of the extrusion die can be improved by increasing resistance across the die but this is limited by the pressure capabilities of the extruder. In optimization, a penalty factor that increases exponentially from the pressure limit is applied. This penalty can be applied in two different ways; the first only to the designs which exceed the pressure limit, the second to both designs above and below the pressure limit. Both of these methods were tested and compared in this work.

Propriedades mecânicas e térmicas de nanocompósito híbrido de polipropileno com adição de argila e celulose proveniente de papel descartado.

Este trabalho aborda o estudo do comportamento mecânico e térmico do nanocompósito híbrido de polipropileno com uma argila brasileira bentonítica do Estado da Paraíba (PB), conhecida como \"chocolate\" com concentração de 1, 2 e 5 % em massa com a adição de 1 e 2 % em massa de celulose proveniente de papel descartado. Foi utilizado nesse nanocompósito o agente compatibilizante polipropileno graftizado com anidrido maleico PP-g-AM com 3 % de concentração em massa, através da técnica de intercalação do fundido utilizando uma extrusora de dupla-rosca e, em seguida, os corpos de prova foram confeccionados em uma injetora. O comportamento mecânico foi avaliado pelos ensaios de tração, flexão e impacto. O comportamento térmico foi avaliado pelas técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). A morfologia dos nanocompósitos foi estudada pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A argila, a celulose e os nanocompósitos híbridos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Nos ensaios mecânicos de tração houve um aumento de 11 % na tensão máxima em tração e 15 % no módulo de Young, para o nanocompósito com argila, PPA 5 %. No ensaio de impacto Izod, o nanocompósito com argila, PPA 2 % obteve um aumento de 63 % na resistência ao impacto. Para o nanocompósito híbrido PPAC 1 % houve aumento de 8 % na tensão máxima em tração e para o nanocompósito híbrido PPAC 2 % houve aumento de 14 % na resistência ao impacto.

Estudo da blenda PBAT/PLA com cargas.

Neste trabalho compósitos foram obtidos a partir da blenda comercial 100% biodegradável Ecovio® C2224 da BASF, uma blenda formada por 55% em massa de um copoliéster biodegradável, o Ecoflex® (poli[(adipato de butileno)-co-(tereftalato de butileno)]) e 45% em massa de PLA poli(ácido láctico). Como carga, utilizaram-se dois tipos de argilas comerciais do grupo das esmectitas, ambas predominantemente montmorilonitas: Cloisite Sódica® e Cloisite 30B®. Também foi utilizado como carga a sílica coloidal comercial Aerosil 200®, com área superficial de 200 m2/g e diâmetro médio de partícula 12nm. Os compósitos estudados, ambos contendo 5% e 10% em massa de cargas, foram preparados em uma extrusora de rosca dupla, acoplada a um reômetro de torque. O estudo foi dividido em três etapas: 1ª) etapa: Obtenção e caracterização dos compósitos de Ecovio®/ argila e Ecovio® / sílica; 2ª) etapa: Avaliação da fotodegradação do Ecovio® puro e dos compósitos obtidos; 3ª) etapa: Avaliação da biodegradabilidade do Ecovio® puro e dos compósitos após exposição em câmara de UV. As propriedades mecânicas dos compósitos antes e depois de serem submetidos à exposição em câmara de UV foram avaliadas por ensaios de resistência à tração e resistência ao impacto Izod. Os resultados obtidos na 1ª etapa deste trabalho indicaram aumento nos valores de módulo de elasticidade de todos os compósitos, em relação à blenda pura. Destacam-se as composições com 5% e 10% em massa de sílica coloidal, que apresentaram aumentos de até 115% nos valores de módulo de elasticidade, sem perdas significativas em resistência à tração, alongamento e resistência ao impacto, quando comparadas à fase matriz. Na 2ª etapa, a partir de 20 dias de exposição, todas as composições (blendas e compósitos) apresentam redução nas propriedades mecânicas em função do aumento do tempo de exposição à radiação UV. Na 3ª etapa, independente do tipo ou teor de carga presente na blenda, todas as composições apresentaram índices de biodegradabilidade, depois de 120 dias, de 40 a 60%, devido à prévia exposição à radiação UV.

Coagent Modified Polypropylene Prepared by Reactive Extrusion: A New Look Into the Structure-Property Relations of Injection Molded Parts

Peroxide-mediated reactive extrusion of linear isotactic polypropylene (L-PP) was conducted in the presence of trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA) and triallyl trimesate (TAM) coagents, using a twin screw extruder. The resulting coagent-modified polypropylenes (CM-PP) had higher viscosities and elasticities, as well as increased crystallization temperature compared to PP reacted only with peroxide (DCP-PP). Additionally, deviations from terminal flow, and strain hardening were observed in PP modified with TAM, signifying the presence of long chain branching (LCB). The CM-PP formulations retained the modulus and tensile strength of the parent L-PP, in spite of their lower molar mass and viscosities, whereas their elongation at break and the impact strength were better. This was attributed to the finer spherulitic structure of these materials, and to the disappearance of the skin-core layer in the injection molded specimens.