Orientadores: Theo Guenter Kieckbusch, Renato Grimaldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:39:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Masuchi_MoniseHelen_D.pdf: 6912499 bytes, checksum: 9de5d80a5396749936d252cf9e809a70 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O comportamento de cristalização da manteiga de cacau (MC) é um importante parâmetro estrutural no desenvolvimento de chocolates com significativa resistência à formação do fat bloom ¿ um defeito comum em chocolates, caracterizado pela superfície com aparência esbranquiçada e perda de brilho devido à recristalização lipídica local. Com o objetivo de controlar e estabilizar a formação cristalina da MC em chocolates, neste trabalho avaliou-se a influência da adição de monoésteres de sorbitana (monolaurato, monopalmitato, monoestearato e monooleato) e de estearina da manteiga de cacau (obtida por fracionamento da MC com solvente) no comportamento de cristalização e consistência, assim como na microestrutura e no polimorfismo da MC. Monoésteres de sorbitana em três diferentes concentrações (0,5; 1,0 e 1,5% m/m) foram adicionados em MC e seus possíveis efeitos como modificadores de cristalização foram avaliados. O monoestearato de sorbitana (SMS) apresentou-se como o estruturante mais efetivo entre todos os emulsificantes testados, cuja atuação foi atribuída a sua solubilidade em meio orgânico e capacidade de auto-montagem. A adição de 0,5% de SMS em MC promoveu aumento relevante na temperatura de início de cristalização da MC (de 19,3 para 21,6°C) e de 60% na consistência a 10°C, e o típico comportamento de cristalização isotérmica da manteiga de cacau na forma de um plateau foi atenuado. Em paralelo, o fracionamento da manteiga de cacau realizado a 17°C com adição de acetona (MC:solvente = 1:7) produziu uma estearina rica em triacilgliceróis monoinsaturados simétricos, que foi adicionada à MC em três diferentes proporções (95:5, 90:10 e 80:20, m/m) e seus principais atributos físico-químicos determinados. Comparada à MC pura, a mistura 80:20 apresentou aumento de 67% na consistência à 10°C e taxa de cristalização consideravelmente maior. MC contendo 0,5% de SMS e misturas de 80:20 de MC e sua estearina foram usadas na produção de barras de chocolate amargo. As barras foram caracterizadas por avaliação comparativa visual, teste de ruptura, Índice de Brancura, observações por MEV, comportamento de fusão por DSC e polimorfismo por difração de Raios-X. Após o monitoramento sob duas condições de armazenamento - isotermicamente a 20°C e sob ciclos de 24h entre 20 e 32°C - a formação de fat bloom foi significativamente desacelerada em ambas as formulações com uso dos modificadores de cristalização estudados, em comparação com a formulação padrão. A transição polimórfica da Forma V para a Forma VI - que representa o mecanismo mais aceito para a formação do fat bloom em chocolates armazenados sob temperaturas abusivas - pode ser correlacionada com o começo do desenvolvimento do fat bloom superficial / Abstract: The crystallization behavior of cocoa butter (CB) is the crucial structuration issue in the development of chocolate products with significant resistance to fat bloom - a common defect in chocolates, characterized by a whitish appearance and loss of surface gloss due to local lipid re-crystallization. To control and strengthening the crystallization patterns of CB in chocolates processing, in this work it was evaluated the influence of the addition of sorbitan monoesters (monolaurate, monopalmitate, monostearate and monooleate) and cocoa butter stearin (obtained by solvent fractionation of CB) in the crystallization and consistency behaviors as well as on the microstructure and polymorphism of CB. Sorbitan monoesters at three different concentrations (0.5, 1.0 and 1.5% w/w) were added to CB samples and their possible functioning as crystallization modifiers were evaluated. Sorbitan monostearate (SMS) pointed out as the most effective structurant among all emulsifiers tested, a performance attributable to its solubility in organic medium and the ability of self-assembling. Adding 0.5% of SMS to cocoa butter promoted a sharp increase in the onset of the crystallization temperature (from 19.3 to 21.6°C) and a 60% increase in the consistency at 10°C, and the classic two-step isothermal crystallization behavior was smoothed out. In parallel, CB fractionation runs conducted at 17ºC using acetone (CB:solvent = 1:7) produced a symmetric monounsaturated triacylglycerol-rich stearin that were added to cocoa butter at three proportions of CB:stearin (95:5, 90:10 and 80:20, w/w) and main physical-chemical attributes of these mixtures were determined. Compared to pure cocoa butter, the 80:20 mixture showed an increment of 67% in the consistency at 10°C and considerable higher crystallization rates at 17.5°C were found. CB containing 0.5% of SMS and the 80:20 mixture of cocoa butter and cocoa butter stearin were used in dark chocolate bars production. The bars were characterized by visual comparative ratings, snap test, whiteness index, SEM microstructure observations, DSC melting behavior and polymorphism by X-ray diffraction. Storage tests under normal and accelerated conditions confirmed a considerable deceleration in the fat bloom formation rate in samples containing the crystallization crystallization modifiers. The polymorphic transition from Form V to Form VI - which is the most acceptable mechanism for fat bloom formation in chocolates stored under abusive temperature conditions - could be correlated with the onset of surface bloom / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Theo Guenter Kieckbusch, Valdecir Luccas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:00:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyasaki_EriksenKoji_M.pdf: 5704488 bytes, checksum: 8c68d44e4acedc12c047e6f34e53701d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As lecitinas modificadas de soja estão sendo introduzidas no processamento de chocolates como alternativa à lecitina padrão para melhorar as propriedades reológicas e de cristalização. A influência da adição de 0,2 a 0,8% (m/m) de lecitinas hidrolisada enzimaticamente, hidroxilada, em pó e acetilada na cristalização da manteiga de cacau foi avaliada. No chocolate, foram adicionadas as lecitinas hidrolisada enzimaticamente e hidroxilada nas concentrações de 0,1 a 0,3% (m/m). Os resultados, para ambos os casos, foram comparados com as amostras contendo lecitina padrão. Para quantificar o efeito destes aditivos foram determinadas as propriedades de fusão e de cristalização por DSC, as características reológicas utilizando um reômetro, a cinética de cristalização usando um Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear, e o temper index por meio de um temperímetro. Barras de chocolate foram armazenadas a 25°C por 62 dias com o monitoramento dos eventos de fusão por DSC, de textura por texturômetro, das transformações polimórficas por difração de Raios-X e do desenvolvimento de fat bloom por Microscopia Eletrônica de Varredura. A adição de emulsificantes na manteiga de cacau e no chocolate promoveu uma aceleração da cristalização, mas apenas nas concentrações mais baixas. A adição de lecitinas modificadas à manteiga de cacau diminuiu a temperatura máxima de fusão e aumentou a entalpia de cristalização e de fusão. O uso de lecitinas modificadas no chocolate não apresentou vantagens em termos reológicos, se comparadas ao de lecitina padrão. No armazenamento, algumas amostras com lecitinas modificadas foram capazes de retardar a transição polimórfica e a forma VI foi obtida apenas na amostra contendo 0,2% de lecitina padrão. No geral, a transição polimórfica foi antecipada usando maior concentração de lecitina padrão e de lecitina hidrolisada, e retardada com maior quantidade de lecitina hidroxilada. As propriedades de fusão não apresentaram uma tendência definida ao longo do tempo e com a variação de concentração dos emulsificantes. A tensão de ruptura aumentou em chocolates com menores concentrações de lecitinas e uma diminuição significativa desta resistência foi observada a partir de 21 dias de armazenamento nos chocolates com maiores concentrações de emulsificantes. O desenvolvimento do fat bloom não apresentou uma causa única, ocorrendo com e sem transição de fases, e não foi encontrada correlação definida com o tamanho médio de partículas e o índice de temperagem. / Abstract: Modified soy lecithins are being introduced in chocolates processing as an alternative to standard lecithin to improve the rheological characteristics and the crystallization patterns. The influence of the amount added (0.2 to 0.8% (w/w)) and the types of these new additives (hydroxylated, enzymatically hydrolyzed, acetylated, defatted or powder lecithins) on cocoa butter was evaluated. In dark chocolate, enzymatically hydrolyzed and hidroxilated lecithin were added at concentration of 0.1 to 0.3%(w/w) to evaluate mass crystallization. The results in both cases were compared to samples containing standard lecithin. The influence of the addition of lecithins was quantified by determining the melting and crystallization events with a DSC, the rheological characteristics using a rheometer, the crystallization kinetics using a Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer, the temper index using a temperimeter. Chocolate bars were stored for 62 days at 25°C, monitoring their melting properties by DSC, texture properties with a texturometer, the polymorphic events by X-rays diffraction and the fat bloom development by Scanning Electron Microscopy. The addition of the emulsifiers to cocoa butter and chocolate accelerated the fat crystallization rates, but only at the lower concentrations. The use of modified lecithins in cocoa butter decreased the maximum melting temperature and increased the crystallization and melting enthalpies. No rheological improvements were detected with the use of modified lecithins in chocolates, compared to the addition of standard lecithin. During the storage period, some chocolates with modified lecithins were able to restrain polymorphic transitions and the polymorphic form VI was only achieved in chocolates containing 0.2 % of standard lecithin. As a general trend, increasing concentrations of standard or hydrolyzed lecithins in dark chocolates anticipate the polymorphic transitions and increasing amount of hydroxylated lecithins delayed these events. No correlation was found between the melting properties with the storage period and with the emulsifier's concentration. Increasing values of mechanical resistance (snap test) were detected in chocolates with the lowest lecithin concentrations and a significant decrease was observed in chocolates with the highest lecithin concentrations after 21 days of storage. The fat bloom development showed no single cause, occurring with and without phase transitions, and there was no clear correlation with the mean particle size and the temper index. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Theo Guenter Kieckbusch, Ana Paula Badan Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T03:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_GlazieliMarangoni_M.pdf: 37166380 bytes, checksum: d530fd83010bcc0c3c08c7f68ff9ac52 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A palma (Elaesis guineensis) e uma das principais fontes de óleos vegetais, sendo o óleo de palma amplamente utilizado na industria de alimentos, como por exemplo, na produção de chocolates. Entretanto, sua utilização para este fim e limitada por seu polimorfismo ß' preferencial, lenta cristalização e formação de grandes aglomerados cristalinos na etapa de pós-processamento. Como alternativa de adequações destas propriedades para aumentar a compatibilidade com a manteiga de cacau, esta pesquisa avaliou a adição de gorduras totalmente hidrogenadas (hardfats) a amostras comerciais de óleo de palma. Os hardfats apresentam composição triacilglicerólica homogênea e bem definida, com triacilgliceróis (TAGs) de alto ponto de fusão, desejável na obtenção de chocolates de boa qualidade. Alem disso, os hardfats podem atuar como moduladores do processo de cristalização, agindo como núcleos preferenciais no processo de ordenação da rede cristalina e como indutores de hábitos polimórficos específicos. O presente trabalho estudou cinco distintos hardfats no óleo de palma, são eles: palmiste (PMTH), palma (PATH), algodão (AGTH), soja (SJTH) e crambe (CRTH). Misturas com 1%, 3% e 5%, de cada hardfat, originaram quinze diferentes combinações de gorduras. Os resultados obtidos por analises de composições de ácidos graxos e triacilgliceróis, assim como as isotermas de cristalização e teor de sólidos obtidos por RMN e, as analises térmicas, realizadas por intermédio de um Calorímetro Diferencial de Varredura (DSC), indicam que o uso de hardfats com cadeias alquilas similares ao do óleo de palma, como PATH e AGTH, proporciona maior compatibilidade na estrutura cristalina e consequentemente melhor empacotamento. A adição de hardfats, que apresentam na composição química, ácidos graxos de cadeias maiores, como a SJTH e CRTH, influenciaram significativamente na aceleração da cristalização do óleo de palma e na redução do tamanho dos cristais, proporcionando maior dureza destas formulações. Todas as misturas mostraram preferência de cristalização de hábitos cristalinos ß', mas as misturas com os SJTH e CRTH, entretanto formaram uma miscelânea de Cristais ß'+ß. A adição destes hardfats provavelmente aumentara a resistência térmica de chocolates. Tomando-se por base este conjunto de resultados, sugere-se a aplicação dos hardfats de algodão e soja, na proporção de 5% e o hardfat de crambe na proporção de 1%, no óleo de palma visando a aplicação em chocolates por meio da substituição parcial da manteiga de cacau / Abstract: Palm threes (Elaesis guineensis) are one of the main sources of industrial vegetable oils. Palm oil, extracted from the pulp of the fruit is widely used in the food industry, as for instance, in the production of chocolates. However, in many applications the amount of palm oil added is restricted by its preferential ß'- polymorphism, slow crystallization rates and formation of large crystalline clusters in the stage of postprocessing. In this research the addition of fully hydrogenated vegetable oils (hardfats) to industrial palm oil samples was evaluated aiming the adjustment of those attributes in order to increase the compatibility with cocoa butter. Hardfats can behave as modulators in the crystallization process and are able to induce specific polymorphic habits due to their homogeneous triacylglicerols profile. Five different hardfats were added to palm oil, in the proportion of 1%, 3% and 5%: palm kernel (FHPKO), palm (FHPO), cottonseed (FFHCO), soybean (FHSO) and crambe (FHCR), rendering fifteen fat mixture formulations. Results obtained through GC analyses for the fatty acids and triacylglycerols profiles, as well as crystallization isotherms and solid fat content by NMR and also thermal analysis using a Differential Scanning Calorimeter (DSC) indicate that the use of hardfats like FHPO and FHCO that have carboxylic chain lengths similar to palm oil implements the compatibility of their mixture with cocoa butter. The addition of hardfats with longer chains like FHSO and FHCR showed significant effect on the increase of the rate of crystallization of palm oil and in the reduction of the crystals size inducing higher hardness to these formulations. All the mixtures showed a preference for the ß'-polymorphism, except for the mixtures with FHSO and FHCR, which produced an assortment of ß'+ ß crystal habits. The addition of these hardfats will probably increase the thermal resistance of chocolates. It is suggested the application of hardfats of cottonseed and soybean in the proportion of 5% and hardfat of crambe in the proportion of 1% in palm oil aiming the application in chocolate by partial substitution of cocoa butter / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

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Orientadores: Theo Guenter Kieckbusch, Valdecir Luccas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T18:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quast_LedaBattestin_D.pdf: 1972832 bytes, checksum: a34ffd60e85d88858ba49961e507cd34 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A influência da incorporação de gorduras alternativas low e zero trans na cristalização da manteiga de cacau foi avaliada através da caracterização física de misturas binárias de manteiga de cacau com gordura de cupuaçu, gordura CBR low trans e gordura CBS, nas proporções de 5, 10, 15, 20, 25 e 30 %. O processo de pré-cristalização (temperagem) foi realizado em um reator encamisado de escala piloto dotado de um agitador e com capacidade para 700 mL. As amostras foram caracterizadas através da curva de sólidos, tensão de ruptura (snap test), calorimetria diferencial de varredura e difração de raios-X. A melhor condição de pré-cristalização da manteiga de cacau pura (taxa de resfriamento de 1,8 ºC/min, cristalização à 24 ºC por um tempo de 8 minutos) também foi utilizada nos ensaios com as misturas, com exceção das amostras com 20, 25 e 30 % de CBR e CBS que foram pré-cristalizadas a 23 ºC por 10 minutos. A manteiga de cacau apresentou um perfil de fusão de gordura na boca, DS(25ºC-35ºC), de 59,2 %, que sofreu apenas pequenas alterações com a adição de até 20 % de cupuaçu e até 30 % de CBR. A curva do conteúdo de sólidos sugere a formação de um eutético entre a manteiga de cacau e a gordura CBS. A tensão de ruptura para a manteiga de cacau foi de 2,48 kgf/cm2 e a adição das gorduras tende a diminuí-la, sendo que com 30 % de cupuaçu e 30 % de CBR esse valor foi 1,90 kgf/cm2 e 1,81 kgf/cm2, respectivamente. Para a amostra com 30 % de CBS a tensão de ruptura baixou para 0,39 kgf/cm2. Observou-se uma diminuição do ponto de fusão das misturas quando comparadas à da manteiga de cacau pura. A difração de raios-X identificou a forma cristalina b como predominante para a manteiga de cacau e para a gordura de cupuaçu enquanto que para as gorduras CBR e CBS a principal forma cristalina é a b'. A incorporação de apenas 10 % das gorduras CBR e CBS à manteiga de cacau promoveu interferências na estruturação cristalina das amostras. O estudo indicou ser possível adicionar até 30 % de gordura de cupuaçu ou CBR e até 10 % de gordura CBS sem alterar de forma sensível os atributos físicos da manteiga de cacau / Abstract: Physical properties of pre-crystallized cocoa butter with the addition of alternative low and zero trans fats were studied. Binary mixtures of cocoa butter were conducted using cupuassu fat, CBR low trans and CBS at 5, 10, 15, 20, 25 and 30 % (w/w) levels. Pre-crystallization was carried out using a lab scale jacket vessel (700 mL) whit stirring system. Samples were evaluated by means of solid fat content, snap test, differential scanning calorimetry and X-Ray diffraction. The better condition for plain cocoa butter pre-crystallization was determined as follows: cooling rate (1,8 ºC/min), crystallization time (8 minutes), crystallization temperature (24 ºC). These conditions were also used for mixtures precrystallization (tempering). Mixtures with 20, 25 and 30 % of CBR and CBS were pre-crystallized at 23 ºC for 10 minutes. Regarding to solid fat content, cocoa butter fusion profile DS(25ºC-35ºC) was 59,2 %. Similar values were obtained for mixtures with up to 30 % of cupuassu and up to 30 % of CBR fats. Mixtures with CBS fat indicated eutectic effect. Snap value for crystallized cocoa butter was 2,48 kgf/cm2. The snap values decreased with the increase of the alternative fats proportion. Mixtures containing cupuassu fat or CBR have similar trend regarding to snap values profile. For mixtures with 30 % of cupuassu and CBR the snap values were 1,90 kgf/cm2 and 1,81 kgf/cm2, respectively. CBS 30% have the lowest snap value (0,39 kgf/cm2). Similar trend was observed regarding to melting point. Alternative fats incorporation decreased the melting point of the mixtures. Regarding to X-Ray diffraction, cocoa butter and cupuassu fat patterns results showed the formation of ß phase. For CBS and CBR patterns, there are evidence of ß¿ phase formation. The addition of 10 % CBR and CBS fat to cocoa butter was detected by X-ray diffraction patterns. The addition of up to 30 % cupuassu or CBR fat, and up to 10 % CBS butter showed no significant differences of physical properties when compared to cocoa butter / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química