Introdução: O amaranto apresenta potencial funcional devido ao seu efeito hipocolesterolemizante e alto valor nutritivo. Sua aplicação na alimentação humana pode ser ampliada pela sua utilização como uma farinha instantânea obtida a partir da extrusão termoplástica e o seu consumo poderá ter impacto na saúde pública, prevenindo doenças cardiovasculares e melhorando o estado nutricional da população. Objetivo: Avaliar os efeitos da extrusão termoplástica nas características tecnológicas da farinha de amaranto. Métodos: O amaranto foi moído, preparado e extrusado em extrusora de rosca única de acordo com um planejamento fatorial fracionário. As variáveis independentes em estudo foram: tipo de farinha (integral e desengordurada), umidade (15 por cento e 25 por cento ), temperatura na terceira zona da extrusora (120°C e 180°C) e rotação da rosca (60 por cento e 90 por cento ). Resultados: Nas condições do experimento, a variável tipo de farinha apresentou efeitos superiores aos efeitos das variáveis consideradas clássicas da extrusão como temperatura, umidade e rotação da rosca. Obteve-se farinha extrusada com alta solubilidade em água, alto grau de gelatinização, baixa viscosidade e baixa tendência à retrogradação, apresentando potencial para aplicação como um produto instantâneo e não sendo sua qualidade nutricional afetada pela extrusão. O planejamento experimental realizado pode servir como um caminho para a otimização das respostas estudadas / Introduction. Amaranth presents great potential as a functional food due to its cholesterol-lowering effect and its high nutritive value. The use of amaranth can be increased through its use as an instant flour produced by the thermoplastic extrusion process. Amaranth consumption can benefit public health by preventing cardiovascular disease and by improving the nutritional status of the population. Objective. The aim of this work was to evaluate the effect of thermoplastic extrusion on the technological characteristics of amaranth flour. Methodology. Amaranth was milled, prepared and extruded in a single-screw laboratory extruder following a fractionated factorial design. The independent variables were: type of flour (whole and defatted), moisture (15 per cent and 25 per cent ), third zone barrel temperature (120°C and 180°C) and screw speed (60 per cent and 90 per cent ). Results. The variable type of flour presented a greater effect than classic extrusion variables such as temperature, moisture and screw speed. Extruded flour with high solubility in water, high degree of gelatinization, low viscosity and low retrogradation tendency was obtained by extrusion and could be used as an instant food product. The nutritive quality of the flour was not affected by extrusion. The factorial experiment conducted in this work can be employed as a way for optimization of the dependent variables studied

Introdução: As alterações meniscais causadas por lesões degenerativas ou traumáticas podem levar a importantes alterações na estrutura dos mesmos. Pouco se sabe sobre o efeito direto da carga corpórea nos compartimentos femorotibiais sobre os diferentes graus de extrusão meniscal. Objetivos: Avaliar a extrusão meniscal no compartimento femorotibial medial, nas posições em decúbito e ortostática, por meio da ultrassonografia (US). Avaliar o desempenho da US na avaliação meniscal na posição em decúbito, usando a ressonância magnética (RM) como padrão de referência. Material e Métodos: 104 indivíduos com dor crônica no joelho realizaram exames de ultrassonografia e ressonância magnética. Dois radiologistas avaliaram a extrusão meniscal por US e RM e a graduaram:0 (< 2 mm), 1 (>= 2 mm and < 4 mm), and 2 (>= 4 mm).Um avaliador realizou a mensuração da extrusão meniscal dos indivíduos nas posições em decúbito dorsal e ortostática, e para avaliar os efeitos dessas medidas foi utilizada a correlação intraclasse (CIC) e teste pareado de Wilcoxon. Para comparar os resultados obtidos pela mensuração entre grupos com presença e ausência de lesão foi utilizado o teste T não pareado, com p <0,05 considerado como significativo. Resultados: Houve concordância substancial entre os examinadores quando comparadas a avaliação entre US e RM (CIC: 0,73 e 0,70). O US mostrou excelente sensibilidade (95% e 96%, cada examinador) e boa especificidade (82% e 70%, cada examinador). Houve diferença significativa dos valores médios de extrusão meniscal entre as posições em decúbito e ortostase (p = 0,0002). Todos os meniscos com extrusão >= 3 mm pela US apresentavam lesão meniscal confirmada pela RM (p< 0,0001). Conclusão: A avaliação de extrusão meniscal via US mostra excelente desempenho diagnóstico. Há variação na extrusão do menisco medial entre as posições decúbito e ortostase, com maior extrusão na posição ereta. / Background: Meniscal abnormalities related to degenerative or traumatic lesions may lead to significant changes in meniscal structure. There is lack knowledge about the direct effect of weight bearing in femorotibial compartments on the diverse meniscal extrusion levels. Objectives: To evaluate meniscal extrusion on medial femorotibialcompartmentby ultrasonography (US), both in dorsal decubitus and orthostatic positions. To evaluate US performance inassessment of meniscus in dorsal decubitus, using magnetic resonance (MR) as a standard method. Material andMethods: A total of 104 subjects with chronic pain on the knee underwent US and MR. Meniscal extrusion was assessed by two radiologists using US and RM, being graded as: 0 (< 2 mm), 1 (>= 2 mm and < 4 mm), and 2 (>= 4 mm). One radiologist performed measurements of meniscal extrusion of the participants in dorsal decubitus and orthostatic positions. Intra-class coefficient (ICC) and Wilcoxon paired t-test were used to analyze the effects of such measurements. To compare data from groups with and without lesions we used non-paired t-test was used, with values of p < 0,05considered to be significant. Results: There was substantial agreement between readers when US and MR evaluations were compared (ICC: 0,73 e 0,70). US showed excellent sensitivity (95% e 96%, each reader) and good specificity (82% e 70%, each reader). There was significant difference onmedium values of meniscal extrusion regarding dorsal decubitus and orthostatic positions (p = 0,0002). All subjects that presented meniscal extrusion >= 3 mm on US had meniscal lesion confirmed by RM (p < 0,0001). Conclusion: US has an excellent diagnostic performance in assessment of meniscal extrusion. Meniscal extrusion varies from dorsal decubitus and orthostatic positions, being higher while in upright position.

Orientadores: Yoon Kil Chang, Luiz Edivaldo Pezzato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T23:37:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SoaresJunior_ManoelSoares_D.pdf: 40521513 bytes, checksum: 085fbf96bfe2bde1f5025ea4fb60c982 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A soja (Glicine max) não é utilizada na sua forma integral em grão pelas empresas produtoras de rações extrusadas para aquicultura. O farelo e o óleo de soja normalmente são adquiridos separadamente e são novamente misturados com outros ingredientes, principalmente com o milho e sumplementos minerais e vitamínicos para completar as formulações pré-estabelecidas para cada espécie alvo. Este trabalho investigou primeiramente o efeito das variáveis de extrusão sobre as características físicas das rações com níveis de substituição do farelo de soja pela soja integral da ordem de 0%,30%,48%, 74% e 100%.Após a triagem das variáveis, foram realizados 11tratamentos para cada nível de substituição, usando um extrusor Wemer &Pfleiderer ZSK-30 de dupla rosca, de acordo com um delineamento fatorial 23 com três repetições no ponto central. As variáveis independentes foram: temperatura de extrusão, velocidade de alimentação e umidade. Usou-se a metodologia de superficie de resposta para avaliar o efeito combinado das variáveis independentes sobre as variáveis-resposta. As médias de cada tratamento foram tratadas por análise de regressão múltipla para elaboração de modelos de primeira ordem. Também usou-se a análise de variância para testar a adequação dos modelos usando o SAS for Windows, e foram construídos gráficos tridimencionais usando o programa STATISTICA. A capacidade de flutuação diminuiu com a redução da temperatura e aumento da umidade e nível de substituição do farelo de soja pela soja integral. O peso específico aparente tendeu a diminuir com o aumento da temperatura e do nível de substituição e diminuição da umidade. Posteriormente, dois ensaios biológicos foram realizados, um para avaliação do desempenho zootécnico e composição da carcaça dos peixes alimentados com as rações de diferentes níveis de substituição do farelo de soja pela soja integral, outro para digestibilidade das rações. No primeiro, foram usados 100 juvenis de piavuçu (Leporinus macrocephalus) com peso médio de 5,06 g e comprimento inicial médio de 73,0 mm. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com 5 tratamentos e 4 repetições e a análise dos dados foi realizada através de análise de variância. As 5 rações experimentais foram isoproteicas, isocálcicas e isofosfóricas, mas não isoenergéticas, em função da substituição do farelo pela soja integral e aumento do teor de lipídios na composição das rações. Não foi constatada diferença significativa (P<0,05) quanto ao ganho de peso, incremento de comprimento, consumo de ração, conversão alimentar e eficiência de fixação de proteína, evidenciando que não houve efeito deletério para o piavuçu quando da utilização da soja integral em substituição ao farelo de soja nas rações extrusadas usando equipamento de dupla rosca. Embora não tenha sido constatada diferença significativa quanto ao ganho de peso entre os tratamentos, observou-se através das análises do coeficiente de digestibilidade aparente, que as rações com 74% e 100% de substituição foram significativamente melhor aproveitadas que as demais rações, evidenciando um efeito positivo dos lipídios na digestibilidade das rações. O aumento do nível de substituição do farelo de soja pela soja integral nas rações elevou significativamente o teor de gordura e diminuiu o teor de proteína e minerais da carcaça inteira do piavuçu, mas não afetou o teor de gordura, proteína e minerais da carcaça limpa. Entretanto, o aumento do nível de substituição do farelo de soja pela soja integral ocasionou um aumento dos. ácidos graxos insaturados e diminuição dos saturados na carcaça dosjuvenis de piavuçu. / Abstract: Full fat soy bean (Glycine max) is not used by the producers of extruded feed for aquaculture. Soy bean meal and soy bean oil are usually acquired separately, and then mixed with other ingredients, particulary com and mineral and vitamin suplements, to complete the pre-established recommendation for each target species. Firstly, this thesis investigated the effect of extrusion variables on the physical characteristics ofthe feed with increased levels substitution of soy bean meal for full fat soy bean: OO/Ó3,0%, 48%, 74% and 100%. After selection of the variables, 11 treatments were set up for each substitution leveI, using a twin-screw extruder (Wemer & Pfleiderer ZSK-30), according to a factorial design of 23 with three repetitions of the central point. The independent variables were: extrusion temperature, feeding rate and moisture. The surface-response method was used to evaluate the combined effect of the independent variables on the dependent variables. Means of treatments were treated by multiple regression analysis to the elaboration of models of first order. Variance analysis was used to test the adequacy ofthe models using SAS procedures for Windows, and tridimensional graphics were built using the STATISTICA programo The buoyaney decreased with the reduction of temperature, increase of moisture and substitution leveI of soy bean meal for full fat soy bean. The specific apparent weight tended to decrease with the increase of temperature and leveI of substitution and reduction of moisture. Two biological experiments were performed. One to evaluate the animal performance and carcass composition of fish fed with feed of different substitution levels of soy bean meal for fuIl fat soy bean and another to evaluate digestibility. In the first way, 100 juveniles "piavuçu" (Leporinus macrocephalus) were used with medium weight of 5,06g and initial medium lenght of 73mm. The experimental design used was completely randomized, with 5 treatments and 4 repetitions and the data submitted to analysis of variance. The experimental feeds were alI isoproteic, isocalcium e isophosphoric, but not isoenergetic, because of the substitution of soy bean meal for full fat soy bean and the increase of the lipid levei in the composition of the feed. No significant differences were observed in weight gain, lenght increase, feed comsumption, feed conversion and protein fixation efficiency, proving that there was not a harmful effect to the piavuçu when full fat soy bean was used in substitution of soy bean meal and extruded feed is produced in twin screw equipment. Although no significant difference in weight gain between treatments was noticed, it was observed through the analysis of the apparent digestibility coefficient that feed with 74% and 100% of substitution were more efficiently used than the other feeds, proving a positive effect of the lipids on the feed digestion. The increase in substitution levei of soy bean meal for soy bean fuIl fat in the feed increased significantly the grade of fat and decreased the grade of protein and minerais of "piavuçu" fuIl carcass, but did not affect the grade of fat, protein and minerais of the clean carcass. The increase of the substitution leveI caused an increase of the unsaturated and a decrease of the saturated fatty acids in the carcass of juvenile "piavuçu". / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T05:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PampaQuispe_NoeBenjamin_D.pdf: 4048674 bytes, checksum: 584228b9ad826cb07274497b4df107b0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nanocompósitos poliméricos são novos materiais de grande interesse devido à sua favorável relação custo/benefício com a incorporação de pequenas quantidades de carga mineral, aumentado sua resistência térmica, retardante de chama e propriedades mecânicas dos polímeros. O processamento por fusão tem sido empregado com sucesso na preparação de nanocompósitos de polímero e argila usando diversos termoplásticos (commodities e de especialidade). Neste trabalho, poli[tereftalato de butileno], PBT, de reciclagem primária foi reforçado com argilas do tipo montmorilonita organicamente modificadas (MMT). O processo de preparação a partir do fundido, em extrusora de rosca dupla, foi empregado para obter compostos de PBT reciclado e MMT, em função da velocidade de rotação e tipo de nanoargila. Análises morfológicas de Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) sugerem uma esfoliação parcial ou inicial da argila na matriz de PBT reciclado quando se usa a Cloisite 25A, menos organofílico, mas uma intercalação usando a Cloisite 20A. Análises de DMTA (modo de flexão), TGA e reológicas também foram sensíveis em mostrar diferenças entre os tipos de MMT e o efeito da rotação da rosca da extrusora ou taxa de cisalhamento usadas. Corpos de prova moldados por injeção foram preparados para caracterização mecânica. Foi verificada uma melhoria no módulo de elasticidade sob tração dos nanocompósitos de PBT reciclado quando comparado ao composto virgem e ao reciclado sem cargas, em especial usando a argila organicamente modificada Cloisite 25A. / Abstract: Polymeric nanocomposites are novel materials of huge interest due to their favorable cost/performance ratio with low amount of nanofillers, increasing thermal resistance, flame retardancy and mechanical properties of polymers. Polymer clay nanocomposite systems were successfully prepared by melt compounding using several thermoplastics (commodities and specialties). In this work, primary recycled poly(butylenes terephtalate), PBT, is being used to be reinforced with organic modified montmorillonite clays (MMT). Melt compounding with a twin-screw extruder was used to prepare recycled PBT/MMT compounds as a function of screw speed and grade of nanoclay. Morphological analysis X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM) suggested that a partial or initial exfoliation of the nanoclay in the PBT compounds was achieved when using the grade Cloisite 25A, less organophylic, but an intercalation when using Cloisite 20A. DMTA (flexural mode), TGA and rheological characterizations were also sensitive to show differences between organoclay grades and the effect of screw speed or shear rate used. Injection molded specimens were prepared for mechanical characterization. It was found that tensile modulus of the recycled PBT nanocomposites was improved when compared to the virgin and recycled net PBT, specially using the organoclay grade Cloisite 25A. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Fernanda Paula Collares Queiroz, Lucia Helena Innocentini Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual dse Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fakhouri_FaraydeMatta_D.pdf: 8442121 bytes, checksum: 0c402098c4f41a7575fbfc8ec41dc913 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver um bioplástico flexível, biodegradável e comestível, à base de polímeros naturais de fontes renováveis (amido e gelatina) por processo de extrusão termoplástica seguido de sopro. Inicialmente, foi realizada a caracterização física e funcional de biofilmes à base de amido e gelatina elaborados pela técnica de solução (casting), visando a escolha das melhores formulações para serem utilizadas na produção destes bioplásticos por processo de extrusão e sopro. As soluções filmogênicas de amido de mandioca (nativo e modificado) e milho (nativo, ceroso, ceroso modificado e lipofílico) foram preparadas nas concentrações de 3 e 5% e a de gelatina, na concentração de 10%. Os biofilmes compostos de gelatina e amido (de mandioca ou de milho) foram elaborados nas proporções 4:1, 1:1 e 1:4, plastificadas com sorbitol ou glicerol, sendo 5% para as soluções de gelatina e 10% para as soluções de amido. Todos os biofilmes formados foram visualmente transparentes. A adição de gelatina provocou um aumento na espessura, na permeabilidade ao vapor de água (PVA) e na resistência à tração (RT), provocando também uma diminuição na opacidade dos mesmos. Posteriormente, diferentes ácidos graxos (palmítico, mirístico, cáprico, capróico e caprílico), nas concentrações de 5, 15, 25 e 50%, foram adicionados à mistura de amido lipofílico e gelatina. Esta adição causou, em geral, um aumento da opacidade, da espessura e da elongação, no entanto, ocorreu uma diminuição na RT e da PVA dos biofilmes formados. A melhor formulação de amido lipofílico, gelatina e plastificante (glicerol, sorbitol e ácido mirístico) foi utilizada para a produção de filmes por diferentes técnicas (prensados, prensados e soprados e extrudados). Bioplásticos prensados apresentaram menores valores de RT e maiores valores de solubilidade em água. Os filmes extrudados, obtidos nas mesmas concentrações de amido, gelatina e plastificante, apresentaram-se semi-rígidos, característica não desejável para o objetivo em questão. Com base nestes resultados, foram alteradas as concentrações dos componentes da mistura para permitir a obtenção de bioplásticos com propriedades adequadas pelo processo de extrusão termoplástica. Estes bioplásticos foram caracterizados quanto às propriedades físicas, fisico-químicas, morfológicas, mecânicas, de barreira e térmicas. Os bioplásticos elaborados foram flexíveis, apresentaram expansão durante o sopro e foram visualmente homogêneos, porém, os elaborados com sorbitol apresentaram-se quebradiços após o condicionamento. A adição de gelatina causou uma diminuição no valor de PVA, mas não influenciou a solubilidade em água nem a opacidade dos bioplásticos. A adição de lipídios ocasionou uma diminuição na RT dos bioplásticos, tanto no sentido transversal como no longitudinal em relação ao sentido de produção. Filmes compostos com 10 e 20% de gelatina, sem adição de ácido graxo apresentaram os menores valores de PVA e maiores valores de RT / Abstract: The goal of this research was to develop a flexible, biodegradable and edible film using natural polymers (starch and gelatin) from renewable sources through a process of thermoplastic extrusion followed by blowing. The first step of the research consisted on a physical and functional characterization of starch and gelatin based biofilms produced using the casting technique. The purpose was to select the solutions to be used on the production of these biofilms by extrusion and blowing. The filmogenic solutions of manioc starch (native and modified) and corn (native, waxy, waxy modified and lipofilic) were prepared at concentrations of 3 and 5%. The filmogenic solution of gelatin was prepared at a concentration of 10%. The gelatin and (manioc and corn) starch based biofilms were prepared at ratios of 4:1; 1:1 and 1:4. They were plasticized with sorbitol or glycerol at 5% for the the gelatin solutions and 10% for the starch solutions. All the biofilms obtained were visually transparent. The addition of gelatin resulted in an increase of the film thickness, an increase of the water vapour permeability (WVP), an increase of the tensile strength (TS) and a decrease in the opacity. Different fatty acids (palmitic, miristic, capric, caproic and caprilic) were added to the lipofilic starch and gelatin solution at concentrations of 5, 15, 25 and 50%. These additions resulted in an increase on opacity, thickness and elongation. However, there was a decrease on WVP and TS. The best solution of lipofilic starch, gelatin and plasticizer (glycerol, sorbitol and miristic acid) was used in the production of films by different techniques (pressed, pressed and blowed and extruded). Pressed biofilms showed lower values of strain at break and higher values of water solubility. The extruded films, obtained at the same concentrations of starch, gelatin and plasticizer were found to be semi-rigid, a characteristic not aligned with the objective of theresearch. Based on the results of this first assessment, the concentrations of the components were adjusted with the purpose of obtaining extruded films with the desired properties. The resulting biofilms were characterized for their physical, physico-chemical, morphology, mechanical, barrier and thermical properties. Biofilms in general were flexible, showed expansion during blowing and were visually homogeneous. However, biofilms prepared with sorbitol were cracking very easily after storage. The addition of gelatin resulted in a reduction of the WVP but did not have any influence on the water solubility nor on the opacity of the biofilms. The addition of lipids resulted in a reduction of the TS of the biofilms both in longitudinal and transversal directions. Biofilms with 10 and 20% of gelatin and no fatty acid added showed lower values of WVP and higher values of TS / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Vivaldo Silveira Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_AlexandreConsul_M.pdf: 28710433 bytes, checksum: dd88ab66a072eb5070a05416b953f5c6 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O trabalho a seguir apresenta as principais ferramentas necessárias para o controle do processo de extrusão baseado na densidade e umidade do produto extrusado úmido. Para facilitar a compreensão da aplicação do controle avançado, revisa-se alguns conceitos básicos da teoria clássica de controle. Devido à complexidade deste processo, orientado pela transformação bio-polimérica da matéria-prima farino-lipídico-protéica a certa umidade ao longo da extrusora, são retomados alguns conceitos de estatística, a fim de compor um modelo experimental para as principais variáveis independentes e de processo na extrusão. Estudou-se a relação estatística significativa entre as variáveis independentes: vazão de farinha, vazão de vapor, vazão de água e rotação de helicóide do extrusor e as variáveis de processo: densidade e umidade do produto extrusado úmido, temperatura de saída e pressão de saída da extrusora. Para o completo entendimentos destas relações, são correlacionados as variações dos teores de umidade, lipídios, proteínas e carboidratos da farinha a ser extrusada. Ainda como importante parâmetro industrial é realizado o balanço de energia para o processo em questão através da energia mecânica específica ('SME') e energia térmica específica ('STE'). Devido à aplicação industrial deste trabalho, o controle da densidade e umidade do produto extrusado úmido é na verdade baseado no controle da relação empírica entre a temperatura e pressão na saída da extrusora. Dessa forma, o custo de instalação e precisão, enfatizando a necessidade de repetibilidade na medida de temperatura e pressão de saída, se tomam muito mais viáveis quando os mesmos são comparados com a medida de densidade e umidade para o produto extrusado na saída da extrusora. Equipamentos para a medida precisa de densidade para produtos sólidos-úmidos aplicam princípio nuclear e para a medida de umidade são empregados instrumentos com sofisticados espectros de infravermelho associados a sistemas óticos internos. A fim de estudar-se a viabilidade deste modelo, foi realizado um planejamento composto central (4 variáveis independentes), com pontos axiais e a inclusão de alguns pontos aleatórios de interesse prático, a fim de obter-se um modelo mais robusto. Para tanto foram avaliadas três receitas típicas na indústria de rações de animais, a fim de representar-se a maioria dos produtos comerciais recomendados para cachorros e gatos. Através do conhecimento profundo das variáveis de processo, utilizou-se alguns experimentos para o entendimento do processo quanto à natureza da resposta, como a linearidade e a variação da resposta com o tempo. Estes experimentos informaram sobre o comportamento das curvas de reação para as variáveis independentes isoladamente. Atendendo a necessidade para a aplicação de estratégias de controle não lineares e/ou neurais o processo demonstrou-se com resposta em um único sentido com a perturbação, não linear e variante com o tempo. Este estudo foi comprovado pela aplicação da teoria de controle para processos lineares com perturbações lineares isoladas. Finalmente, é utilizado o conhecimento adquirido no estudo do processo de extrusão e da avaliação da curva resposta experimental das perturbações isoladas para o projeto de um algorítimo de controle baseado na estratégia de controle MIMO 2 x 2. Este controle foi testado através do controlador neuro-adaptativo 'Model Free Adaptive' (MFA), demonstrando resultados preliminares satisfatórios para o controle simultâneo da temperatura e pressão de saída de um extrusor de eixo simples, empregando como variáveis manipulativas a proporção de vapor / água e a vazão de farinha de alimentação respectivamente para as variáveis de processo citadas / Abstract: The present study informs about the main features of extrusion control processes, based on product-wet density and moisture. To comprehend the study, some background of the classic control theory is provided. The process complexity, provided by formation of a bio-polymer from carbohydrate-lipid-protein raw materials, requires analysis using statistical concepts to build an experimental model for the principal extrusion process variables. Significant statistical relationships were evaluated between the following independent variables: meal feed rate, steam feed rate, water feed rate and extruder screw speed; and dependent variables: wet product density and moisture, extruder die temperature and die pressure. The process energy and mass balance were described using the Specific Mechanical Energy ('SME') and Specific Thermal Energy ('STE') concepts. To facilitate the industrial application of this study, the wet density and moisture control is evaluated by an experimental empirical relationship between die temperature and die pressure. Die temperature and die pressure measurements are more feasible when compared with wet product density and moisture measurements due to ease of installation and measurement precision. Suitable equipment for the wet-solid product density measurements apply the nuclear principle, where safety is a concern; and moisture measurements use sophisticated devices with any combination of infrared and optical systems. In order to evaluate the model application, a box experimental design was used with four independent variables, star points and some random points resulting from extrusion operation experience. Three typical dry recipes used in the pet food industry were tested, representing the majority of retail products for dogs and cats. Applying the knowledge of extrusion process variables, several experiments were run to understand the process responses, such as linearity and control parameters. These experiments showed the influence of isolated independent variables to the dependent variables. The process was characterized by presenting a one way, non-linearity and time varying response, suitable for non-linear and neural controllers. Classic control theory was applied to evaluate each perturbation. The knowledge gained from an extrusion process and experimental response curve analysis from isolated perturbation was applied to build a control algorithm based on MIMO 2 X 2 control strategy. This model was tested by the neural-adaptive ' Model Free Adaptive' (MFA) controller. Initial satisfactory results were observed from the simultaneous control of die temperature and die pressure on a single screw extruder, using as manipulative variables the ratio of steam / water and the meal feed rate respectively / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Fernanda Paula Collares Queiroz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:02:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CastroTerezan_VaninaHelende_D.pdf: 2092752 bytes, checksum: aa76b9dfefe523915640c52fb45ac5e3 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, foram desenvolvidos, pelo processo de extrusão termoplástica, salgadinhos expandidos à base de farinha de milho enriquecidos com a incorporação de farinha de quinoa, visando o aumento do valor nutricional. O milho é muito utilizado na fabricação de salgadinhos pelo fato de expandir com facilidade. A quinoa (Chenopodium quinoa) é um pseudocereal de importante potencial agronômico e alto valor nutricional, apresentando elevado teor de proteína, com expressivos níveis do aminoácido lisina. As matérias-primas foram caracterizadas quanto às propriedades físicas, químicas e nutricionais. Para verificar quais parâmetros influenciariam as propriedades dos salgadinhos expandidos, primeiramente foi realizado um delineamento fatorial fracionado 25-1, cujas variáveis independentes foram: (i) umidade inicial da amostra; (ii) teor de farinha de quinoa; (iii) temperatura da 4ª zona do extrusor; (iv) temperatura da 5ª zona do extrusor e (v) velocidade da rosca. As variáveis dependentes avaliadas foram: (i) índice de expansão, (ii) dureza e (iii) lisina biodisponível. As variáveis que influenciaram significativamente pelo menos uma das respostas, considerando p<0,20, foram: (i) umidade inicial da amostra, (ii) teor de farinha de quinoa e (iii) temperatura da 5ª zona do extrusor. Na sequência, foi executado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com essas três variáveis independentes, alterando as faixas de estudos em função do impacto que as mesmas apresentaram sobre as respostas. Não foi possível gerar modelos matemáticos válidos que descrevessem a tendência da dureza e da lisina biodisponível nas faixas de variação estudadas (umidade de 15 a 20%, teor de farinha de quinoa entre 15 e 50% e temperatura da 5ª zona do extrusor de 110 a 160ºC). O aumento destas três variáveis independentes promoveu a redução do índice de expansão. Pela análise de superfície de resposta, observou-se que as condições para a produção de salgadinhos extrudados com alta expansão foram: umidade inicial da amostra em 17,5%, adição de 22% de farinha de quinoa e temperatura de 110ºC na 5ª zona do extrusor. Nestas condições, foram produzidos salgadinhos expandidos apenas de milho (padrão) e salgadinhos com incorporação de 22 e 43% de quinoa, que foram caracterizados, aromatizados e submetidos a uma avaliação sensorial de aceitação e intenção de compra. Os salgadinhos expandidos de milho e quinoa apresentaram dureza e diâmetros similares aos disponíveis no mercado, indicando que as condições do processo de extrusão foram adequadamente escolhidas. Do ponto de vista nutricional, os salgadinhos com quinoa apresentaram maior teor de proteína, aminoácidos essenciais (treonina, cisteína, isoleucina, lisina e triptofano) e lisina biodisponível, em relação ao salgadinho apenas de milho, mostrando a viabilidade da adição de farinha de quinoa em produtos à base de milho para aumentar o seu valor nutricional. O salgadinho expandido com 22% farinha de quinoa apresentou boa aceitação e alta intenção de compra, enquanto o salgadinho com 43% não foi bem aceito, por apresentar menor expansão, escurecimento e sabor residual / Abstract: In this work, expanded snacks made from corn flour enriched by incorporating quinoa flour with the aim of increasing the nutritional value, were developed and processed by thermoplastic extrusion. Corn is widely used in snack production since it expands easily. Quinoa (Chenopodium quinoa) is a pseudocereal with important agronomic potential and a high nutritional value, containing an elevated protein content and expressive amount of the amino acid lysine. The raw materials were characterized with respect to their physical, chemical and nutritional properties. Initially a 25-1 Fractional Factorial Design was used to determine which parameters influenced the properties of the expanded snacks, the independent variables being: (i) initial moisture content; (ii) amount of quinoa flour; (iii) temperature of the 4th extruder zone; (iv) temperature of the 5th extruder zone and (v) screw speed. The dependent variables evaluated were: (i) expansion ratio; (ii) hardness and (iii) available lysine. The independent variables that significantly influenced at least one of the responses, considering p<0.20, were: (i) initial moisture content; (ii) amount of quinoa flour; and (iii) temperature of the 5th extruder zone. In sequence, a Central Composite Rotatable Design (CCRD) was carried out with the above three independent variables, altering the range of the study considering the impact they had on the responses. It was not possible to obtain valid mathematical models to describe the trends with respect to hardness and available lysine in the range of variation studied (moisture content from 15 to 20%, quinoa flour content from 15 to 50% and temperature in the 5th extruder zone from 110 to 160ºC). Increases in these three independent variables resulted in a reduction in the expansion ratio. From the analysis of the response surface, it was observed that the conditions required to produce highly expanded extruded snacks were: initial moisture content of 17.5%, addition of 22% of quinoa flour and a temperature of 110ºC in the 5th extruder zone. Under these conditions, expanded snacks were produced with 100% corn (standard) and with the incorporation of 22 and 43% of quinoa flour, and subsequently characterized, aromatized and subjected to a sensory evaluation for acceptance and purchasing intention. The expanded corn and quinoa snacks showed values for hardness and diameter similar to those available on the market, indicating that the extrusion process conditions were suitably chosen. From the nutritional point of view, the snacks with the incorporation of quinoa showed higher protein and essential amino acid (threonine, cysteine, isoleucine, lysine and tryptophan) contents and available lysine, as compared to the 100% corn snacks, demonstrating the feasibility of adding quinoa flour to corn products to increase their nutritional value. The expanded snack with 22% of quinoa flour was well accepted and showed high purchasing intention, whereas the snack with 43% was not well accepted because it showed less expansion, darkening and an aftertaste / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Yoon Kil Chang / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:58:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Biasutti_ElizaAugustaRolim_D.pdf: 5427328 bytes, checksum: bb45f1359e2ca61015efd7dd7e6eddc1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os plásticos de amido apresentam aplicações limitadas devido às pobres propriedades mecânicas e processabilidade, além de serem hidrofílicos. Para superar estas deficiências, a associação do amido com outros polímeros biodegradáveis ou a adição de nanoargilas são formas de se obter materiais de baixo custo, com melhores propriedades e compostáveis. O objetivo geral deste trabalho foi o desenvolvimento e avaliação de blendas poliméricas e nanocompósitos, obtidos por extrusão, extrusão de filme tubular e injeção, cujo principal componente da matriz polimérica foi o amido. No artigo I, para estudar o efeito da nanoargila sobre as propriedades mecânicas e estruturais de blendas poliméricas extrusadas de amido e gelatina, quatro misturas foram obtidas, sendo que as proporções de amido, gelatina, glicerol e água (100:20:40:40) foram mantidas constantes, enquanto o teor de nanoargila das blendas variou de 0 a 2,5%. Os resultados de difração de raios-X dos nanocompósitos revelaram a expansão dos espaços interlamelares consistentes com um processo de intercalação e, consequentemente, foi observado o aumento da resistência à tração (RT). No artigo II, para obtenção dos filmes de blendas poliméricas de amido de milho nativo (AN) e amido reticulado (AM) e poli (adipato de butileno-co-tereftalato) (PBAT) o processo de extrusão de filme tubular foi empregado. Para definição das misturas para produção dos filmes foi usada a metodologia de planejamento de misturas. As propriedades de tração dos filmes foram determinadas nas direções de fabricação (DF) e transversal (DT). Verificou-se que tanto para RT na DF quanto para o alongamento na ruptura (AR) na DF, os maiores valores de resposta, 5,48 MPa e 41,79%, respectivamente, foram encontrados para as composições localizadas próximo ao vértice do triângulo, correspondente às menores concentrações de AM e maiores concentrações de AN. Através da análise do perfil de desejabilidade, obteve-se a mistura ótima, correspondente à formulação com 60% de AN, 10% de AM e 30% de PBAT, que foi avaliada quanto às propriedades de barreira e estruturais (Artigo III). O filme de AN/AM/PBAT 60:10:30 apresentou coeficientes de permeabilidade ao vapor de água e ao oxigênio de 7,56 x 10-6 g. m-1.Pa-1.dia-1 e de 4997 cm3.µm.m-2.dia-1.atm-1, respectivamente. A análise das micrografias de microscopia eletrônica de varredura dos filmes mostrou uma estrutura heterogênea e a presença de grânulos de amido intactos, também visualizados nas micrografias de luz polarizada. Os espectrogramas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e módulo de refletância total atenuada, revelaram que não houve uma boa compatibilização entre os amidos e o PBAT. O ensaio de degradação em solo simulado revelou que após 27 dias, o filme de AN/AM/PBAT 60:10:30 não apresentava fragmentos visíveis, enquanto o filme de PBAT puro havia perdido somente 1,5 % de sua massa inicial. No artigo IV, blendas de AN e PBAT foram obtidas por injeção para avaliar a variação das propriedades mecânicas, em função do tempo de permanência no solo. Verificou-se que, de uma forma geral, a blenda de AN/PBAT 50:50 apresentou uma redução na RT em função do tempo de enterramento no solo (cerca de 50% após 30 dias em solo), enquanto que a blenda de AN/PBAT 60:40 apresentou um comportamento completamente distinto, exibindo um aumento da RT em função do tempo de permanência no solo. Concluiu-se, portanto, que a obtenção de blendas poliméricas e nanocompósitos, à base de amido, empregando-se os processos de extrusão, extrusão de filme tubular e injeção, é uma alternativa tecnologicamente viável para o estudo e desenvolvimento de produtos plásticos biodegradáveis/compostáveis / Abstract: Starch plastics have limited applications due to poor mechanical properties and processability, in addition to being hydrophilic. To overcome these shortcomings, the combination of starch with other biodegradable polymers or the addition of nanoclays are ways to obtain low-cost compostable materials with improved properties. The aim of this work was the development and evaluation of polymeric blends and nanocomposites, obtained by extrusion, blown film extrusion and injection, whose main component of the polymeric matrix was starch. In article I, to study the effect of nanoclays on the mechanical and structural properties of extruded starch-gelatin blends, four mixtures were obtained with proportions of starch, gelatin, glycerol and water (100:20:40:40) that were kept constant while the nanoclay content ranged from 0 to 2.5%. The X-ray diffraction results revealed an expansion of the interlayer spaces consistent with an intercalation process, and, consequently, tensile strength (RT) increases were observed. In article II, to obtain films of polymeric blends of native cornstarch (AN), cross-linked starch (AM) and polybutylene adipate co-terephthalate (PBAT), the process of blown film extrusion was employed. To set the raw material mixtures for film production the methodology of mixture design was used. The tensile properties of the films were determined in the manufacture (DF) and transverse (DT) directions. It was found that both RT and elongation at break, both in the DF, the highest responses, 5.48 MPa and 41.79% respectively, were found for the compositions located near the apex of the triangle, corresponding to lower concentrations of AM and higher concentrations of AN. By analyzing the profile of desirability, the optimum mix ratio was obtained, corresponding to the formulation with 60% native cornstarch, 10% crosslinked starch and 30% PBAT, which was evaluated for barrier and structural properties (article III). The film of AN/ AM/ PBAT 60:10:30 showed coefficients of permeability to water vapor and oxygen of 7.56 x 10-6 g. m-1.Pa-1.day-1 and 4997 cm3.µm.m-2.day-1.atm-1, respectively. The film MEV analysis showed a heterogeneous structure and the presence of intact starch granules, also visualized through polarized light microscopy. FTIR-ATR analysis revealed that there not was a good match between the starches and PBAT. The degradation test in simulated soil showed that the film, after 27 days, did not present visible fragments in soil, while the PBAT lost just 1.5% of its initial mass. In article IV, AN and PBAT blends were obtained by injection to evaluate the changes on mechanical properties as a function of length of stay in simulated soil. It was found that, in general, the blend of AN/ PBAT 50:50 showed a reduction in the RT as a function of time in the soil (about 50% after 30 days), while the blend of AN/ PBAT 60:40 presented a completely different behavior, showing an increase of RT as a function of time in soil. Therefore, obtaining starch-based polymeric blends and nanocomposites, using the processes of extrusion, blown film extrusion and injection, is a technologically feasible alternative for the study and development of biodegradable/ compostable plastic products / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Submitted by Luiza Maria Pereira de Oliveira (luiza.oliveira@ufpe.br) on 2017-07-14T14:18:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Heronilton Lira.pdf: 8484654 bytes, checksum: 5dca5cb2c7da509efe20982091cee6db (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T14:18:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Heronilton Lira.pdf: 8484654 bytes, checksum: 5dca5cb2c7da509efe20982091cee6db (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / O desenvolvimeto de compósitos a base da liga de alumínio AA 7075 com reforço nanoparticulado de 2% SiC, 2% TiN e 2% ZnO foi realizado através da moagem de alta energia em banho de álcool e extrusão a quente. Neste estudo, os pós recebidos e processados foram analisados por difração de raios X (DRX), difração de laser (DL), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS).Após a extrusão, as amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX),microscopia eletrônica por varredura (MEV), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS), dureza vickers e pelo ensaio de desgaste por abrasão via pino sobre disco. Os pós compósitos produzidos apresentaram os reforços incorporados a matriz e sem alterar significativamente o tamanho do cristalito, distribuição ou morfologia das partículas. As extrusões apresentaram grãos heterogêneos achatados e deformados na direção do processo. Os principais fatores que influenciaram os resultados das amostras após extrusão foram o tamanho do cristalito e a microestrutura obtida devido a natureza do reforço usado. Materiais de menores tamanhos de cristalito e de estrutura mais homogênea resultaram em materiais mais resistentes a dureza e consequentemente ao desgaste. O melhor resultado foi encontrado para o compósito AA 7075-2% TiN. / The development of composites aluminum alloy AA 7075 reinforced with 2% SiC, 2% TiN and 2% ZnO nanoparticulates was performed by High Energy Ball Milling in a bath of alcohol and hot extrusion. In this work, the powders received and processed were analyzed by X ray diffraction (XRD), laser diffraction (LD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X rays spectrometry (EDS). After extrusion, the samples were characterized by X rays diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X rays spectrometry (EDS), vickers hardness and the test abrasive wear via pin on disc. The composites powders showed the reinforcements incorporated into the matrix and no change of crystallite size, particle size distribution or morphology. The extrusions presented heterogeneous grains deformed and flattened in the direction of process. The main factors that influenced the results of specimens after extrusion were the crystallite size and the microstructure obtained due to the nature of reinforcement used. Materials of smaller crystallite sizes and homogeneous structure resulted in stronger materials to the hardness and abrasive wear. The best result was found for the composite AA 7075-2%TiN.

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_LilianeSamaraFerreira_M.pdf: 4562587 bytes, checksum: 0ee5828360fc15cbd08b98c4070e5bd3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesse trabalho, nanocristais de celulose (CNC) foram obtidos por hidrólise de fibras de algodão, utilizando-se três diferentes ácidos: ácido sulfúrico, clorídrico e fosfórico. Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e transmissão (TEM) confirmaram que as condições de hidrólise empregadas foram adequadas para isolar seus nanocristais. No entanto, foi também possível observar a presença de uma pequena fração de fibras não totalmente hidrolisadas em todas as amostras analisadas. Imagens de microscopia óptica por luz polarizada (PLM) revelaram que o processo de secagem por liofilização dos CNC conduz à formação de aglomerados com dimensões micrométricas. Modificações químicas nas superfícies dos CNC, empregando-se ácido acético e cloreto de hexanoíla, foram conduzidas com o objetivo de diminuir o seu caráter hidrofílico. As modificações foram confirmadas por espectroscopia na região do infravermelho e por imagens de PLM das suspensões dos CNC. Compósitos de acetato de celulose (CA), reforçados com CNC, foram preparados por extrusão, utilizando-se dois procedimentos para a incorporação da carga na matriz: mistura direta e masterbatch, sendo esse último conduzido na tentativa de evitar a etapa de liofilização, onde ocorre a formação de aglomerados de nanocristais. Ensaios mecânicos mostraram que não houve aumento significativo nas propriedades mecânicas para os compósitos preparados por mistura direta. Entretanto, compósitos preparados por masterbatch apresentaram aumento no módulo de Young em torno de 5% e 14%, para composições contendo 10 e 15 % nanocristais em massa, respectivamente. Esses resultados evidenciam a importância das condições de hidrólise para obtenção das nanopartículas, como também da escolha do método de preparação do compósito de forma a promover a menor formação de aglomerados e melhor dispersão da carga na matriz / Abstract: In this work, cotton fiber cellulose nanocrystals (CNC) were obtained by acid hydrolysis using three different acids: sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electron micrographs confirmed that the acid hydrolysis conditions used were efficient to isolate their nanocrystals. However, in all samples analyzed, it was possible to observe the presence of some partially hydrolyzed fibers. Polarized Light Microscopy (PLM) showed that the freeze-drying process led to the formation of small CNC agglomerates with micron dimensions. CNC surface functionalization was carried out with the purpose of reducing the hydrophilic character, by using acetic acid and hexanoyl chloride. Chemical modifications at the surface were confirmed by infrared spectroscopy and the hydrophilic character decrease was confirmed by PLM images of the functionalized CNC. Cellulose acetate composites, reinforced with CNC, were obtained by melt extrusion using two techniques for the introduction of reinforcing agent: direct mixing and masterbatch. The latter were carried out prevent CNC agglomeration formation due to the freeze-drying process. Mechanical tests showed that there was no significant increase in of the composites prepared by direct mixing mechanical properties. However, composites prepared from masterbatch showed a 5% and 14% increase in Young's modulus for 10 and 15 wt% CNC content, respectively. These results show the importance of the hydrolysis conditions on the nanoparticle synthesis, as well as the choice of an appropriate reinforcing agent load method so as to avoid agglomeration and increase load dispersion in the matrix / Mestrado / Mestra em Química