Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-05-19T12:46:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Letícia Nasser Naves - 2014.pdf: 1491625 bytes, checksum: e7abb20b33c04d9858d94938efaab361 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-19T13:02:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Letícia Nasser Naves - 2014.pdf: 1491625 bytes, checksum: e7abb20b33c04d9858d94938efaab361 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-19T13:02:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Letícia Nasser Naves - 2014.pdf: 1491625 bytes, checksum: e7abb20b33c04d9858d94938efaab361 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Inflammatory bowel diseases are chronic conditions that affect different portions of the gastrointestinal tract. The treatment of these conditions aims to induce and maintain the remission of the symptoms, controlling recurrences. The clinical efficacy of the treatment can be enhanced using colon-specific drug release systems, since they allow topical treatment, lower systemic drug absorption and therefore increase the safety of therapy. The use of time-dependent polymers, such as ethylcellulose, and/or polymers that can be degraded by colonic bacteria, such as pectin, are both strategies used to develop colonic drug delivery systems. The association of these strategies has been performed in order to further increase the efficiency of the systems. Thus, the aim of the present work was develop pellets and matricial tablets containing different amounts of ethylcellulose and pectin for colon-specific release of prednisone. Pellets were obtained by extrusion-spheronization method and were evaluated for wet mass processability, sphericity, size distribution, flowability and drug content. Hydroethanolic mixtures and alcoholic or aqueous dispersions (Surelease®) of ethylcellulose were tested as granulation liquid. The release profiles of prednisone from pellets were determined using the apparatus III of the United States Pharmacopoeia, simulating the path of the dosage form through the gastrointestinal tract. The drug release from the pellets seems to be dependent on the ethylcellulose dispersion in the matrix, which was defined by the production method used. The addition of ethylcellulose in ethanol gave rise to a prednisone sustained release profile, whereas its incorporation as a dry powder resulted in rapid drug release. The use of ethylcellulose aqueous dispersion (Surelease®) resulted in an intermediate release performance. Furthermore, the amount of granulation liquid and its ethanol concentration have affected the shape of the pellets. Lower ethanol concentration (24%) impaired the spheronization of extrudates. Granulation liquid prepared with 40% ethanol enabled the formation of spherical pellets, but with reduced mechanical stability. The appropriate amount of solution prepared with 35% ethanol resulted in formulations with spherical shape and adequate mechanical strength. The sphericity of the pellets affected their flowability. In addition, tablets containing pectin and ethylcellulose were prepared by wet granulation or direct compression. The average weight, content uniformity and in vitro release from the tablets were evaluated. The tablets obtained by direct compression have provided better control release compared to those prepared by wet granulation. The reduction of particle size of the ethylcellulose in the tablets prepared by direct compression was critical to increasing the efficiency of the system. Thus, tablets prepared with ethylcellulose finer fraction (diameter <180μm), containing 20% pectin showed the highest efficiency of colon-specific drug release. These systems may represent a simple option for the control of inflammatory bowel disease. / As doenças inflamatórias intestinais são condições patológicas crônicas que afetam diferentes porções do trato gastrointestinal. O tratamento dessas condições objetiva induzir e manter a remissão dos sintomas, controlando as recidivas. A eficácia clínica dos tratamentos pode ser aumentada pelo emprego de sistemas de liberação cólon-específica, pois os mesmos possibilitam a realização de tratamento tópico, reduzem a absorção sistêmica dos fármacos e, por isso, aumentam a segurança da terapia. O emprego de polímeros de liberação tempo-dependente, como a etilcelulose, e a utilização de materiais degradáveis especificamente pela microbiota colônica, como a pectina, são duas importantes estratégias usadas no desenvolvimento de sistemas colônicos de liberação. A associação destas estratégias tem sido realizada no intuito de aumentar a eficiência de liberação dos sistemas. Dessa forma, foram desenvolvidos no presente trabalho, pellets e comprimidos matriciais contendo diferentes proporções de etilcelulose e pectina, para liberação cólon-específica de prednisona. Os pellets foram obtidos pelo método da extrusão-esferonização e foram avaliados quanto à processabilidade da massa úmida, esfericidade, distribuição de tamanho, fluxo e teor. Misturas hidroetanólicas e dispersões alcoólicas ou aquosas (Surelease®) de etilcelulose foram testadas como líquido de granulação. Os perfis de liberação da prednisona a partir de pellets contidos em cápsulas foram obtidos utilizando o aparato III da Farmacopéia Norte-Americana, simulando o trajeto da forma farmacêutica pelo trato gastrointestinal. O controle da liberação a partir dos pellets se mostrou dependente do grau de dispersão da etilcelulose na matriz e, por sua vez, este dependeu do método de incorporação usado. A adição de etilcelulose dispersa em etanol proporcionou liberação prolongada da prednisona, ao passo que sua incorporação à seco resultou na liberação rápida do fármaco. A adição de etilcelulose na forma de dispersão aquosa (Surelease®) proporcionou desempenho de liberação intermediário. Além disso, a quantidade de líquido de granulação e a concentração de etanol neste afetaram a forma dos pellets. Menor concentração de etanol no líquido de granulação (24%) dificultou a esferonização dos extrusados. Por outro lado, a adição de líquido com 40% de etanol possibilitou a formação de pellets esféricos, mas com reduzida estabilidade mecânica. O uso de quantidade adequada de solução preparada com 35% de etanol resultou em formulações esféricas e com resistência mecânica adequada. A esfericidade dos pellets afetou diretamente seu fluxo. Adicionalmente, foram obtidos comprimidos contendo pectina e etilcelulose pelos métodos de granulação úmida e compressão direta e os mesmos foram avaliados quanto ao peso médio, teor, uniformidade e liberação in vitro. Os comprimidos obtidos por compressão direta propiciaram melhor controle de liberação quando comparado aos obtidos por granulação via úmida. A redução no tamanho das partículas de etilcelulose na matriz obtida por compressão direta foi fundamental para aumentar a eficiência do sistema. Dessa forma, comprimidos preparados com fração fina de etilcelulose (diâmetro < 180μm), contendo 20% de pectina e obtidos por compressão direta apresentaram a mais alta eficiência de liberação cólon-específica. Esses sistemas podem representar opção simples para o controle das doenças inflamatórias intestinais.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-06-13T20:14:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Omar Paulino da Silva Filho - 2014.pdf: 773195 bytes, checksum: 68a3f309ec2cd70a400359919399ad6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-06-14T15:25:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Omar Paulino da Silva Filho - 2014.pdf: 773195 bytes, checksum: 68a3f309ec2cd70a400359919399ad6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-14T15:25:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Omar Paulino da Silva Filho - 2014.pdf: 773195 bytes, checksum: 68a3f309ec2cd70a400359919399ad6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-07-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Pellets are spherical solid oral dosage forms that can be used in the development of new pharmaceutical products with standardized plant extracts. Brosimum gaudichaudii Trécul (Moraceae) and Lafoensia pacari A. St.-Hil. (Lythraceae) are typical species from the Cerrado biome. The extract obtained from the roots of B. gaudichaudii is traditionally used in the treatment of vitiligo, its effectiveness is due to the presence of the chemical markers psoralen and bergapten. As for L. pacari, the barks of the branches and trunk are traditionally used in the treatment of gastric ulcers, highly valued for there anti-inflammatory and wound healing because of there ellagic acid content. For each of these species optimal extractive methods exist to obtain standardized liquid extracts. However there are no studies that propose the development of solid oral dosage forms from them. Thus, the present study is aimed at obtaining pellets from the standardized liquid extract of the B. gaudichaudii roots, furthermore to determine the efficiency of a photoprotector coating on the stability of psoralen and bergapten and also obtaining pellets with standardized liquid extract of the L. pacari barks from the branches and trunk. The B. gaudichaudii roots were collected in the city of Jussara, Goiás, and the L. pacari barks in Niquelândia, Goiás. Separately, the raw materials were cleaned, dried in an oven with forced air circulation, then subsequently milled for the extractive process. After the standard liquid extract of B. gaudichaudii had been obtained, six formulas were developed at bench scale. Among these, one stood out by the homogeneity of the lot and the sphericity of its pellets. This formula had been selected to be sacaled-up and it`s composition had been formed by 49.5% (w/w) of microcrystalline cellulose (MCC), 1% (w/w) of hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC) and 49.5% (w/w) of that extract. The pellets obtained from the scaled formula were divided into two portions, one of them had been coated with a photoprotective layer and both were subjected to a photostability test. The degradation of the markers had been evident only in the uncoated pellets. The reduction of 1.87% (w/w) in the content of psoralen and 8.1% (w/w) in bergapten content had been observed after 3 J/cm2 exposure to UVB radiation. After exposing to 30 J/cm2 of UVA, there had been a reduction of 24.1% (w/w) of psoralen and 28.48% (w/w) of bergapten. Therefore, the application of the photoprotective coating had been an effective alternative and ensured the stability of the chemical markers after the test. With respect to the liquid extract of L. pacari, 13 formulas were obtained among which only two formed pellets whose batch homogeneity had been greater than 70%. Among them, only one had been chosen to obtain the first scaled-up model. With the production of the scaled-up batch, it had been observed that formulas prepared with a lower proportion of standardized liquid extract of L. pacari had enabled us to obtaing more homogeneous, spherical and a smoother pellets. Based on these results and due to the innovative character of the studies, this work can be used as a model for future trials designed to obtain pellets with standardized liquid extract of B. gaudichaudii or L. pacari. / Pellets são formas farmacêuticas sólidas orais esféricas que podem ser utilizadas no desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos a partir de extratos vegetais padronizados. Brosimum gaudichaudii Trécul (Moraceae) e Lafoensia pacari A. St.-Hil. (Lythraceae) são espécies típicas do bioma Cerrado. O extrato obtido das raízes de B. gaudichaudii é utilizado tradicionalmente no tratamento de vitiligo, cuja eficácia se deve pela presença dos marcadores químicos psoraleno e bergapteno. Quanto à espécie L. pacari, são tradicionalmente utilizados as cascas dos galhos e do tronco no tratamento de úlceras gástricas, cuja ação anti-inflamatória e cicatrizante é atribuída ao ácido elágico. Para cada uma destas espécies existem métodos extrativos otimizados para obtenção de extratos líquidos padronizados nos respectivos marcadores químicos. No entanto, não há estudos que proponham o desenvolvimento de formas farmacêuticas sólida orais a partir destes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo obter pellets a partir do extrato hidroalcoólico das raízes de Brosimum gaudichaudii, padronizado em psoraleno e bergapteno, determinar a eficácia do revestimento fotoprotetor na estabilidade do psoraleno e bergapteno, além de obter pellets com o extrato hidroalcoólico das cascas dos galhos e do tronco de Lafoensia pacari, padronizado em ácido elágico. As raízes de B. gaudichaudii foram coletadas no município de Jussara, Goiás, e as cascas dos galhos e do tronco de L. pacari em Niquelândia, Goiás. Separadamente, as matérias-primas vegetais foram limpas, secas em estufa com circulação forçada de ar, posteriormente trituradas para a obtenção dos respectivos extratos líquidos padronizados. A partir do extrato líquido padronizado de B. gaudichaudii, foram obtidas seis fórmulas em escala de bancada. Dentre estas, uma se destacou pela homogeneidade do lote e pela esfericidade dos pellets. Deste modo, a fórmula que se destacou foi selecionada e escalonada, sua composição é formada pela mistura de XX% (m/m) de celulose microcristalina (CMC), X% (m/m) de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e 49,5% deste extrato. Os pellets obtidos a partir da fórmula escalonada foram divididos em duas partes, em uma foi aplicado o revestimento fotoprotetor e ambas foram submetidas ao ensaio de fotoestabilidade. Desse modo, a degradação dos marcadores foi evidente apenas nos pellets sem o revestimento, cuja redução de no teor de psoraleno e bergapteno foi igual a 1,87% (m/m) e 8,1% (m/m), após a exposição a 3 J/cm2 de radiação UVB. Após a exposição a 30 J/cm2 de UVA, houve a redução de 24,1% (m/m) de psoraleno e 28,48% (m/m) de bergapteno. Portanto, a aplicação do revestimento fotoprotetor foi uma alternativa eficaz e garantiu a estabilidade dos marcadores químicos após o ensaio. Com relação ao extrato líquido de L. pacari, foram obtidas 13 fórmulas, dentre as quais apenas duas formaram pellets cuja homogeneidade dos lotes foi superior a 70% e apenas uma foi escolhida como modelo para a obtenção do lote piloto. Com a produção do lote piloto foi observado que fórmulas elaboradas com menor proporção do extrato padronizado de L. pacari e a mecanização do processo de mistura dos componentes da fórmula, possibilitam a obtenção de pellets mais esféricos, homogêneos e com superfície menos irregular. Diante dos resultados obtidos e devido ao caráter inovador dos estudos realizados, este trabalho pode ser utilizado como modelo para ensaios futuros destinados a obtenção de pellets com o extrato líquido padronizado de B. gaudichaudii ou L. pacari.

Com a alta taxa de desertificação dos solos e a necessidade de irrigação constante dos plantios, existe a necessidade da criação de um polímero superabsorvente (SAP) com a característica de ser biodegradável. Observando o estágio tecnológico relacionado às atividades de pesquisa e desenvolvimento de SAPs no Brasil, foi utilizado o poli (álcool vinílico)/PVA e o amido de mandioca para a formação de hidrogéis a partir de blendas poliméricas. Assim, soluções aquosas desses polímeros foram reticuladas quimicamente, usando o glutaraldeído como agente reticulante e comparadas com amostras reticuladas por radiação gama, irradiadas a uma dose de 25 kgy. Os hidrogéis resultantes foram caracterizados por diversas técnicas analíticas como a fração gel, o intumescimento em água destilada, a espectroscopia de infravermelho com refletância total atenuada ATR (FT-IR), a termogravimetria (TG/DTG), a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se uma maior reticulação nos hidrogéis reticulados com o glutaraldeído e em consequência um menor grau de intumescimento quando comparadas com as amostras que foram irradiadas. Com vias a produzir hidrogéis em uma escala industrial, misturas de PVA e amido foram processadas por extrusão reativa, mudando assim o processo de preparação de solução aquosa para misturas secas. Foram extrudadas amostras de PVA com diferentes pesos moleculares tais como o PVA 26-88, o PVA 40-88, o PVA 110-99 e o poli (ácido glioxílico vinílico)/PVGA, este último sintetizado a partir da modificação do PVA 110-99. Foi adicionado na mistura o ácido glioxílico no desenvolvimento do SAP por reticulação química nas amostras do PVA, por ter grupos carboxílicos que podem aumentar o intumescimento e também servir como agente reticulante. Também foram feitas formulações de extrusão sem o ácido glioxílico para serem usados como brancos. Adicionou-se nas misturas diversos agentes plastificantes como a glicerina e o polietilenoglicol (PEG 400) e as propriedades mecânicas foram estudadas. Foram desenvolvidas duas análises fatoriais de 23 para analisar as mudanças na reticulação das formulações. Os pellets foram caracterizados com as mesmas técnicas analíticas que os hidrogéis feitos em solução, adicionando-se análises de intumescimento e reversibilidade de intumescimento em diversos solventes como a água pura, a água da chuva, as soluções tampão de pH 3, pH 7 e pH 10, além de soro fisiológico, visando a aplicação em diferentes solos com diferentes pH e salinidades. Os testes de intumescimento em diferentes sais demonstraram a ter menor retenção de água quando comparada com água pura. Os testes de reversibilidade de intumescimento dos pellets mostraram que a maioria das formulações perde a sua capacidade de intumescimento máximo aos seis primeiros ciclos. Foi feita a compressão dos pellets para observar a flexibilidade dos mesmos, visando aplicações debaixo do solo. Realizou-se um estudo de biodegradação em terra ao longo de 120 dias, e estudou-se a relação direta com os valores da fração gel. Os resultados mostraram que os pellets menos reticulados intumesceram mais, enquanto as microscopias mostraram que essas amostras tinham uma morfologia mais porosa, o que contribuiu na melhora na retenção do líquido. Além disso, eram mais flexíveis e biodegradaram mais rápido, sendo extremamente viáveis para a aplicação na agricultura. Foi verificado que o PVA 40-88 apresentou os melhores valores de intumescimento em diferentes sais. Com o SAP obtido, foi constatado que a extrusão reativa é um método viável para a produção dos SAPs. / With high soil desertification rate and the need for constant irrigation of the plantations, there is the need to create a superabsorbent polymer (SAP) with the characteristic of being biodegradable. Noting the technological stage related to research and development activities of SAPs in Brazil, we used poly (vinyl alcohol)/PVA and cassava starch for the formation of hydrogels from polymer blends. Thus, aqueous solutions of these polymers were chemically crosslinked using glutaraldehyde as crosslinking agent and compared to samples cross-linked by gamma irradiation, irradiated the a dose of 25 kgy. The resulting hydrogels were characterized by various analytical techniques such as gel fraction, swelling in distilled water, infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR), thermogravimetry (TG/DTG), the differential scanning calorimetry (DSC) and the scanning electron microscopy (SEM). There was a higher crosslink in the hydrogels crosslinked with glutaraldehyde and consequently a lower degree of swelling as compared to samples that were irradiated. With routes to produce hydrogels on an industrial scale, PVA and starch mixtures were processed by reactive extrusion, thus changing the aqueous solution preparation process to dry mix. PVA samples were extruded with different molecular weights such as PVA 26-88, PVA 40-88, PVA 110-99 and poly (vinyl glyoxylic acid)/PVGA, the latter synthesized from the modified PVA 110-99. It was added to the mixture glyoxylic acid in the SAP development by chemical crosslinking of the PVA sample for having carboxyl groups that may increase the swelling and also serve as crosslinker. Also extrusion formulations were made without the glyoxylic acid to be used as white. Was added to the mixture, various plasticizers such as glycerin and polyethylene glycol (PEG 400) and the mechanical properties were studied. two factor analyzes were developed from 23 to analyze the changes in crosslinking formulations. The pellets were characterized with the same analytical techniques that hydrogels made in solution by adding analyzes swelling and swelling of reversibility in various solvents such as pure water, rain water, pH buffer solutions 3, pH 7 and pH 10, in addition to saline solution, aimed at application in different soils with different salinities and pH. swelling tests at different salts shown to have lower water retention when compared to pure water. The pellets reversibility of the swelling tests showed that most formulations loses its swelling capacity up to the first six cycles. The compression of the pellets was taken to observe their flexibility, targeting applications underground. We conducted a study of biodegradation on land over 120 days, and studied the direct relationship with the gel fraction values. The results showed that the pellets swelled more crosslinked least while microscopy showed that these samples had a more porous morphology, which contributed to the improvement in fluid retention. Moreover, they are more flexible and biodegrade more rapidly and are extremely viable for use in agriculture. It has been found that PVA 40-88 showed better swelling values at different salts. With SAP obtained, it was found that the reactive extrusion is a viable method for the production of SAPs.

Os sistemas multiparticulados são aqueles nos quais a dose do fármaco está dividida em pequenas unidades funcionais, tendo assim, uma série de vantagens sobre os sistemas monolíticos convencionais. Este trabalho teve por objetivo desenvolver formulações multiparticuladas de uso oral para fármacos anti-hipertensivos que serão utilizados na composição de associações. O material está dividido em seis capítulos, sendo inicialmente apresentada uma revisão da literatura a respeito da caracterização física destas pequenas unidades. Ensaios como análise granulométrica, morfologia, densidade, porosidade, avaliação de resistência mecânica e desintegração são os mais empregados para esta finalidade, possibilitando ao formulador conhecer os fatores de maior impacto relacionados às matérias primas e ao processo de fabricação no comportamento das formulações produzidas. Os demais capítulos seguem com o desenvolvimento dos sistemas multiparticulados, que foram embasados em diferentes delineamentos experimentais, seja pela utilização de planejamento fatorial fracionado ou projeto de mistura. Para o metoprolol, fármaco de alta solubilidade, foram produzidas formulações de liberação controlada, sendo a estratégia dividida em três etapas: (I) Produção de minicomprimidos revestidos, nos quais foram avaliadas diferentes combinações do polímero modulador de liberação; (II) otimização do perfil de liberação do fármaco, com avaliação de misturas das formulações produzidas na primeira etapa; (III) Processo de extrusão a quente, no qual diferentes proporções de fármaco e polímero hidrofóbico foram avaliadas. Para os fármacos hidroclorotiazida e olmesartana medoxomila, ambos de baixa solubilidade, a estratégia adotada foi a incorporação de uma dispersão dos fármacos e agentes solubilizantes em grânulos inertes obtidos por extrusão/revestimento. Adicionalmente, também foram produzidas formulações por extrusão a quente de diferentes proporções destes fármacos em polímero hidrofílico. De acordo com os resultados obtidos, foi possível obter formulações de minicomprimidos e grânulos com perfil de dissolução satisfatório, semelhantes aos apresentados pelos medicamentos adotados como referência. Em relação à extrusão a quente foi possível avaliar a influência do processo e polímeros empregados no perfil de dissolução dos grânulos produzidos. / Multiparticulate systems are dosage forms in which dose is divided into small functional units presenting some advantages over monolithic conventional systems. The objective of this work was developing multiparticulate formulations for oral use containing antihypertensive drugs to be used in association. The thesis is divided into six issues, been first presented a literature review about physical characterization of multiparticulate systems. Granulometric analysis, morphology, density, porosity, mechanical strength and disintegration are the most used physical characterization tests, enabling formulator knowing the major impact factors related to raw materials and manufacturing process in the performance of the produced formulations. The other issues present the development of the multiparticulate systems based on different statistical experimental design, as fractional factorial design or mixture project. For metoprolol, a highly soluble drug, controlled release formulations were obtained, and the strategy was divided into three steps: (I) coated minitablets production, where different combinations of the controlled release polymer were analyzed; (II) drug release profile optimization, evaluating formulations mixtures produced in the first step; (III) hot melt extrusion process, where different drug: hydrophobic polymer ratios were evaluated. For hydrochlorothiazide and olmesartan medoxomil, both low soluble drugs, the strategy was incorporating a dispersion containing the drugs and solubilizing agents in inert granules obtained by extrusion/coating processes. Additionally, formulations containing different ratios of these drugs and hydrophilic polymers were produced by hot melt extrusion. According to the results, it was possible to obtain minitablets and granules with good dissolution profile, similar to the reference products. Regarding to hot melt extrusion, it was possible to evaluate the influence of process and polymers used in the dissolution profile of the produced granules.

O processo de cozimento por extrusão é uma técnica de grande importância para a indústria de alimentos, empregada na produção de snacks, cereais matinais, proteínas texturizadas, etc. Os snacks ou salgadinhos com base de milho são designados como alimentos desprovidos de valor nutricional, mas constituem-se hábito de consumo da população, sendo assim, melhorar a qualidade de tais produtos é uma importante medida de Saúde Pública. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um processo para obter um snack de milho com adição de linhaça e maior valor nutricional que tenha potencial para intervenções nutricionais em grupo populacional específico ou para consumo geral. A partir de ensaios prévios foram delineados dois planejamentos compostos centrais (D1 e D2), com 3 variáveis independentes: umidade (U), temperatura do equipamento (T) e adição de linhaça (L). As variáveis-resposta foram razão de expansão (RE) e força para cisalhamento (FC) por estarem diretamente correlacionadas com a aceitabilidade do produto. A regressão para o modelo quadrático do D1 apresentou R2 (%) de 89 (RE) e 84,4 (FC), mas houve falta de ajuste do modelo (p<0,05). Já para o D2 o R2 foi 84 (RE) e 70 (FC), o modelo não apresentou falta de ajuste e a regressão foi significativa (p<0,05) somente para RE. Foram significativos os efeitos lineares U e T, quadrático U e interação UT, independendo de L. Calculando-se as derivadas do modelo preditivo foi encontrado ponto ótimo que reproduziu a expansão máxima. O snack ótimo (30% L) apresentou composição (base seca): 14,7% proteína, 0,2% lipídeos, 1,7% cinzas, 4,9% fibras solúveis e 10,3% fibras insolúveis. Na análise sensorial o atributo cor foi rejeitado e sabor, textura e aparência geral foram aceitos. Comparado aos snacks de milho convencionais, que contém menos de 2% de fibras, a adição de linhaça permitiu o uso do atributo “alto teor de fibras”, segundo a legislação brasileira, além da maior quantidade protéica obtida. O presente trabalho está submetido à patente intitulada: Farinha para fabricação de gêneros alimentícios, solução aromatizante livre de gordura vegetal hidrogenada para fabricação de gêneros alimentícios, biscoito tipo "snack" light e de elevado valor nutritivo, e processo para a fabricação do mesmo. 2005. Patente: Privilégio de Inovação no 0502694-6. / Extrusion cooking is a very important process for the food industry, used to manufacture a series of products as expanded snack foods, breakfast cereals, texturized proteins, etc. Corn snacks are nick-named as “junked foods” or are being considered foods with calories and no nutrients. Nevertheless they are largely consumed by the population, and this consumption has grown considerably in the past years, because of that, to improve nutritional value of those products will have a significative impact in population health. The aim of this work was to develop a process to obtain a corn based snack added of flaxseed with high nutritive quality that could be useful in nutritional programs. After initial experiments, 2 central composite designs (D1 and D2) were modeled, with 3 independent variables: moisture, temperature and flaxseed addition. The dependent (response) variables were: expansion ratio (ER) and shear strength (SS) because they are highly correlated with acceptability. The regression analysis for the quadratic model showed: D1: R2 = 89% (ER) and 84% (SS), but the model showed lack of fit; D2: R2 = 84% (ER) and 70% (SS), the model didn’t show lack of fit and the regression was statistically significant only for ER (p< 0.05). The results indicated that linear effects of both moisture and temperature, second order effect of temperature and interaction between moisture and temperature were significant. Flaxseed addition wasn’t significant. The derivatives of ER indicated an optimum point that reproduced maximum expansion. The optimum snack (30% flaxseed) has the composition (d.s.b.): 14.7% protein, 0.2% lipids, 1.7% ash, 4.9% soluble fiber and 10.3% insoluble fiber. The sensorial analysis revealed that color was rejected and flavor, texture and general aspect were accepted. Comparing to the traditional corn snacks that have less than 2% of fiber, the corn based flax snack besides the increment in protein can be named “high content of fiber” according to the Brazilian legislation.

Orientador: Caroline Joy Steel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LudmilladeCarvalho_D.pdf: 4865375 bytes, checksum: 73dc548b6d536c7264c1a2ae53507e5e (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A extrusão é a principal tecnologia utilizada na obtenção de cereal matinal ready-to-eat (RTE), sendo o amido o principal constituinte estrutural. O processo ocorre sob condições de alta temperatura, alta pressão, baixa umidade e cisalhamento. Atentos à crescente demanda de consumidores preocupados com a saúde, estudos têm mostrado que é possível introduzir ingredientes na formulação de extrusados que incrementem o seu valor nutricional e/ou funcional e, no caso de cereal matinal, a farinha de trigo de grão inteiro e os produtos derivados de frutas são exemplos com potencial de associar funcionalidade ao produto. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da substituição da farinha de milho (FM) por farinha de trigo de grão inteiro (FTGI), da umidade de alimentação da matéria-prima e da temperatura de extrusão sobre as propriedades tecnológicas, sensoriais e nutricionais de cereal matinal RTE. Os cereais matinais foram elaborados seguindo um delineamento composto central rotacional 23 (18 ensaios), sendo as variáveis independentes: proporção de FTGI, umidade de alimentação da matéria-prima e temperatura das zonas 3 e 4 da extrusora. Os produtos extrusados foram avaliados quanto aos aspectos físicos, químicos, nutricionais e sensoriais. O ponto ótimo foi selecionado de forma empírica, tendo como critérios de definição expansão intermediária, máximo teor de fibra alimentar (considerando os valores estabelecidos pela legislação), mínima dureza e máxima crocância, principalmente após imersão em leite. Com base nisso, quatro formulações de cereal matinal foram processadas nas condições de temperatura e umidade do ponto ótimo (100°C e 16%, respectivamente) e com inclusão de casca de jabuticaba em pó (CJP), sendo: (1) 100% de FM; (2) 20% FM + 80% FTGI; (3) 10% FM + 10% CJP + 80% FTGI e (4) 90% FM + 10% CJP. Os cereais resultantes foram igualmente avaliados quanto a sua qualidade tecnológica (índice de expansão, densidade aparente, textura a seco, textura em leite, índice de solubilidade em água, índice de absorção de água), nutricional (fibra alimentar total, perfil de fenólicos e atividade antioxidante) e sensorial (testes de aceitação e de intenção de compra). O perfil de fenólicos e a atividade antioxidante dos cereais matinais e matérias-primas foram avaliados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e pela capacidade de absorbância do radical oxigênio (ORAC). A combinação de FTGI com FM foi uma boa alternativa para o incremento do teor de fibra alimentar nos produtos extrusados. As propriedades de textura dos extrusados, dureza e crocância, foram principalmente influenciadas pela FTGI e umidade de alimentação; com alterações nas propriedades após imersão em leite. Em relação à cor, os cereais elaborados com alto teor de FTGI à alta temperatura ou alto teor de umidade foram mais escuros. A natureza do amido, tão bem como a presença de fibra governou o processo de gelatinização, a formação do complexo amilose-lipídeo e a retrogradação. Os cereais matinais contendo FTGI e CJP apresentaram aceitáveis características físicas e sensoriais. Antocianinas, cianidina 3-glicosídeo e delfinidina 3-glicosídeo, e ácido ferúlico foram os compostos fenólicos predominantes na CJP e FTGI, respectivamente, e também presentes nos cereais após extrusão, os quais apresentaram atividade antioxidante in vitro / Abstract: Extrusion is the main technology used to obtain "ready-to-eat" (RTE) breakfast cereals, being starch their main structural component. The process submits the ingredients to conditions of high temperature, high pressure, low moisture, and shear. Aware of the growing demand of consumers concerned with their health, studies have shown that is possible to introduce ingredients that enhance the nutritional and/or functional value of extruded products and, in the case of breakfast cereals, whole-grain wheat flour and fruit products are examples with the potential of associating functionality to the product. The objective of this study was to evaluate the effect of the substitution of corn flour (CF) by whole-grain wheat flour (WGWF), extrusion temperature and raw-material moisture content on the technological, sensory and nutritional properties of RTE breakfast cereals. The breakfast cereals were produced following a 23 central composite rotatable design (18 trials), being the independent variables: WGWF ratio, feed moisture and temperature of 2rd and 3th barrel zones. The extruded products were evaluated in terms of physical, chemical and nutritional aspects. The optimum point (OP) was selected, empirically, considering intermediate sectional expansion, maximum dietary fiber (legislation value), minimum compression force and maximum crispness, mainly after immersion in milk. In a second stage, four breakfast cereal formulations were processed at temperature and feed moisture corresponding to the OP (100°C and 16%, respectively) and with jabuticaba peel powder (JPP) inclusion, being: (1) 100% CF; (2) 20% CF + 80% WGWF (3) 10% CF + 10% JPP + 80% WGWF e (4) 90% CF + 10% JPP. The breakfast cereals were evaluated in terms of technological (expansion index, bulk density, dry texture, texture after soaking in milk, water solubility index and water absorption index), nutritional (total dietary fiber) and sensorial quality (sensorial acceptability and purchase intention). The phenolic profile and antioxidant activity of cereals and raw materials were also evaluated by high performance liquid chromatograph (HPLC) and oxygen radical absorbance capacity (ORAC assay), respectively. The combination of wholemeal wheat flour with corn flour was a good alternative for increasing the fibre content of extruded products. The textural properties of the extrudates, hardness and crispness, were mainly influenced by WGWF and feed moisture; with changing in properties after soaking in whole milk. In relation to color, the extrudates elaborated with high amount of WGWF at high temperature or high feed moisture content was darker. The starch nature as well the fiber presence governed the starch transformations and interactions (gelatinization, amylose-lipid formation and retrogradation). The low sugar breakfast cereals from WGWF and JPP showed acceptable physical and sensory characteristics. The anthocyanins, cyanidin 3-glucoside (cyd-gluc) and delphinidin 3-glucoside (dpd-gluc), and ferulic acid were the predominant phenolic compounds in raw materials (JPP and WGWF, respectively), and were also identified in extrudates, which showed in vitro antioxidant activity / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutora em Tecnologia de Alimentos

O objetivo desse trabalho consiste na validação experimental e implementação de melhorias de projeto, de um cabeçote de extrusão com rosca de seção variável usada em uma impressora 3-D experimental. O primeiro estudo realizado envolveu a análise térmica por elementos finitos do sistema rosca-cilindro, com o intuito de se verificar a implantação de um sistema de refrigeração com suportes aletados ao longo do barril que têm como função a dissipação de calor gerado no processo de extrusão, por convecção forçada. O perfil de temperaturas ao longo do barril também é um resultado importante e uma validação experimental foi realizada com medições realizadas em termopar. Foram realizados testes de extrusão utilizando o polímero Nylon 12 PA e o polímero biodegradável PCL (Polycaprolactona), que permitiram a avaliação da estrutura do material extrudado, através da visualização de imagens de MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) e avaliação da forma dos filamentos. Scaffolds foram fabricados utilizando o sistema em estudo e submetidos à mesma avaliação com imagens de MEV. Por meio de um DOE (Design of Experiments) foram conduzidas medições de diâmetros dos filamentos extrudados, que revelaram o fenômeno de inchamento de extrudado, para o menor diâmetro de bico. Com o maior diâmetro do bico de deposição foram gerados scaffolds, com porosidade controlada e também foi demonstrada a capacidade de extrusão e deposição de materiais compósitos (polimérico/cerâmico). O cabeçote demonstrou, portanto, sua capacidade em aplicações de pesquisa, que envolvam geração de filamentos e protótipos poliméricos e cerâmicos. Esses materiais encontram aplicações desde a engenharia tecidual até aplicações industriais, com ou sem controle de porosidade. Um estudo preliminar sobre a melhoria do projeto mecânico do cabeçote incluiu a redução do seu peso, por meio da troca do sistema de redução, com a escolha de um redutor cicloidal ou harmônico e retirada de material da estrutura, o que deve reduzir o peso do sistema em aproximadamente 38%. / This work presents the experimental validation and design improvements of an extrusion head with variable section applied of an experimental 3-D printer. The first study was the thermal analysis by finite elements of the barrel-screw system. The aim is to verify the cooling capacity resulted from the implantation of a cooling system with finned supports along the extrusion barrel. This cooling system should dissipate the heat generated in extrusion process by forced convection. The temperature profile along the barrel is also an important result and an experimental validation was performed with measuring obtained by a thermo-coupling. Extrusion trials were performed processing Nylon 12 PA and a biodegradable polymer PCL (Polycaprolactone). In these trials, the structure of extruded material, in filament shape, was evaluated using SEM (Scanning Electron Microscopy) images. Scaffolds generation were performed and these were evaluated with the same method using SEM. A DOE (Design of Experiments) method, in which measurements of filaments diameters were conducted, have revealed the extrusion swelling in both nozzles tips used (0.4 and 0.8mm), but with more strong effects for the smaller one.Scaffolds with controlled porosity were generated using the large nozzle tip and the extrusion capacity could be demonstrated, not only with polymers, but also with composites of the type polymer/ceramic.Therefore, it can be indicated that the extrusion head in study can be applied in research fields in which the generation of filaments, polymer and polymer/ceramic prototypes, were necessary as tissue engineering or industrial applications, with or without porosity control. A preliminary study included the weight reduction by changing the reduction system and removing material from the head\'s structure. This study could indicate that these improvements could reduce the total weight of the extrusion head in 38%.

Pesquisas e publicações sobre polímeros luminescentes vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos devido à inovação acadêmica, porém ainda no âmbito nacional possuem aplicação industrial limitada. Marcadores ópticos processados são pouco explorados devido à dificuldade de processamento dos materiais poliméricos luminescentes com estabilidade de luminescência. Os materiais utilizados para o processamento de polipropileno luminescente foram Poliamida 6 (PA6) dopada com complexo sintetizado de [Eu(tta)3(H2O)2] obtida através do processo de diluição do polímero e técnica de derramamento. As poliolefinas, por serem inertes, não se adequam ao procedimento comum de dopagem, assim no presente trabalho, o polipropileno luminescente foi preparado indiretamente por dopagem com poliamida dopada com complexo de európio em processamento por extrusão. As técnicas de caracterização utilizadas foram a Análise Térmica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e estudo das propriedades fotoluminescentes. A blenda PP/PA6:Eu(tta)3 processada apresentou propriedades luminescentes observadas nas transições intraconfiguracionais de bandas finas 4f6 - 4f6 relativas aos níveis de excitação de energia 7F0 &rarr; 5L6 (394nm), 7F0 &rarr; 5D3 (415nm), 7F0 &rarr; 5D2 (464nm), 7F0 &rarr; 5D1 (525nm) e 7F0 &rarr; 5D0 (578nm). Tanto a blenda de PP/PA6:Eu(tta)3 e os filmes de PA6:Eu(tta)3 quando expostos a luz UV (365nm) apresentaram luminescência vermelha. Os resultados de TG mostraram que sob atmosfera de O2 o PP dopado PA6:Eu(tta)3 apresentou maior estabilidade do que o PP puro. Neste trabalho foi possível processar PP/PA6:Eu(tta)3 com propriedades térmicas e fotoestabilidade, que permitem sua utilização com marcador óptico em processamentos. / Research and publications about luminescent polymers have been developed in the last years for the academic innovation; however the industrial application has been very limited in this area. Processed Optical markers are few explored due to the difficult to process luminescent polymeric materials with stable luminescence. The materials used of processing luminescent polypropylene (PP) were polyamide 6 (PA6) doped with europium complex [Eu(tta)3(H2O)2] obtained through the dilution and casting process. Due to their inercy, polyolefins do not fit into the common procedure of doping, in consequence, in this work luminescent polypropylene was indirectly prepared by polyamide 6 doped with europium complex through extrusion process. Product characterization was done using Thermalgravimetry analysis (TG), Differential Scanning Calorimetric (DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared spectroscopy (FTIR) and fotoluminescence of emission and excitation. The blend PP/PA6:Eu(tta)3 presented luminescent properties, after semi-industrial process, as observed in the narrow bands of intraconfiguration transitions - 4f6 relatives to energy levels 7F0 &rarr; 5L6 (394nm), 7F0 &rarr; 5D3 (415nm), 7F0 &rarr; 5D2 (464nm), 7F0 &rarr; 5D1 (525nm) e 7F0 &rarr; 5D0 (578nm) of emission spectrum. Red light of the pellets or film is emitted when excited in UV lamp (365nm). TG results showed under O2 atmosphere that PP doped with PA6:Eu(tta)3 was more stable than pure PP. In this work luminescent PP/PA6:Eu(tta)3 was processed with properties of thermal and photo stability which can be used as optical marker in polymer processing.

A batata-doce é uma hortaliça de grande potencial energético, com elevado teor amiláceo e pode ser utilizada para consumo direto e para industrialização. Uma das tecnologias industriais viáveis para o processamento de alimentos amiláceos como a batata-doce, é a extrusão. Por este processo pode-se produzir snacks ou farinhas instantâneas (pré-gelatinizadas). O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito dos parâmetros operacionais umidade da mistura, temperatura de processo e rotação do parafuso do extrusor sobre as características dos extrusados de batata-doce. As características avaliadas nos extrusados foram o índice de expansão (IE) e a dureza (DUR). As farinhas dos extrusados foram avaliadas quanto aos parâmetros: cor (L*, a*, b* e diferença de cor, índice de absorção de água (IAA), índice de solubilidade em água (ISA), grau de gelatinização (GG) e pontos críticos de viscosidade (Rapid Visco Analyser), ou seja, viscosidade inicial (VI), pico de viscosidade (PV) após o aquecimento e antes do resfriamento, quebra de viscosidade (QV), tendência a retrogradação (TR) e viscosidade final (VF). Foi empregada a metodologia de superfície resposta, com delineamento fatorial incompleto 33, de 3 níveis e 3 variáveis independentes: umidade (15, 18 e 21%), temperatura na 3a zona (100, 120 e 140oC) e rotação da rosca (180, 210 e 240 rpm). O modelo de regressão adotado mostrou que a umidade e a temperatura afetaram significativamente o IE dos extrusados. Mantendo-se a rotação média constante, o IE aumentou com a elevação da temperatura do processo para misturas com baixos teores de umidade. Os menores valores de IE ocorreram para baixas umidades e temperaturas e também para elevadas umidades e temperaturas. O modelo de regressão adotado para DUR dos extrusados não foi significativo para os parâmetros estudados. Ao se avaliar as características tecnológicas das farinhas extrusadas, o IAA, o ISA e a TR não apresentaram modelo de regressão de significância estatística dentro dos níveis das variáveis independentes. As farinhas extrusadas apresentaram GG variando entre 82,0 e 99,7%, contudo o modelo de regressão também não foi significativo para esta variável. Quanto a cor das farinhas extrusadas, o parâmetro L* (luminosidade) aumentou e o valor a* tendeu ao negativo (verde) com o aumento da umidade do material até aproximadamente 20-21%. O componente b* tendeu ao positivo (amarelo) e a diferença de cor (DCO) das farinhas extrusadas aumentou com a redução da umidade da massa, independentemente da variação de temperatura de extrusão. Quanto aos parâmetros de viscosidade das farinhas extrusadas, a VI, o PV e a QV diminuíram com a elevação da umidade até 20-21% e posteriormente, com elevação dos teores de umidade, mostraram aumento. Já a VF das farinhas extrusadas foi inversamente proporcional à rotação da rosca. O estudo mostrou que é viável a produção de extrusados de farinha de batata-doce com boas características utilizando-se os níveis das variáveis operacionais do processo. / The sweet potato is a vegetable of great energetic potential with high starch content. It can to be processed through extrusion which is efficient on the processing of starchy foods. In this work the effects of extrusion parameters on sweet potato extrudates and flours characteristics were studied. The properties evaluated in extrudates were expansion index (EI) and texture (hardness). The physical, physico-chemical and functional properties assayed in the extrudated flours were: water absorption index (WAI), water solubility index (WSI), color (L*, a*, b*) and color difference (CD), degree of gelatinization (DG) and pasting properties as initial viscosity (IV), raw peak (RP), breakdown (BD), setback (SB), cold viscosity (CV) and final viscosity (FV). The study was carried out by using Response Surface Methodology through an incomplete factorial design 33 with 3 levels and 3 independent variables: moisture content (15, 18, 21%), extrusion temperature (100, 120, 140oC) and screw speeds (180, 210, 240 rpm). The moisture content and extrusion temperature significantly affected expansion index of the extrudates.There was no influence of the parameters studied over extrudates hardness. The extrudates EI increased with the high extrusion temperature and low moisture content when the screw speed was medium. It decreased with the low moisture and temperature and at higher moisture content and temperature. The changes in independent variables did not result in significant regression model to extrudates hardness. The technological characteristics of extruded flours, WAI, WSI, SB and DG, did not present significant regression model to the parameters studied. The flours presented DG varying from 82.0 to 99.7%. The L* (lightness) component increased and value a* decreased with the increase of the moisture content until 20-21%. The color difference (CD) and parameter b* increased as the moisture content decreased, independent of the extrusion temperature. The IV, RP and BD values decreased with the increase the moisture until 20-21%. The flour FV decreased as srew speed increased. The study showed that is viable the production of sweet potato extrudates with good characteristics using the independent variables of the process.

No presente trabalho, suportes tridimensionais (scaffolds) de polímero reforçado foram gerados por meio da técnica aditiva por extrusão utilizando duas estratégias de deposição e, posteriormente, foram avaliados morfologicamente, mecanicamente e por meio de ensaios in vitro. Como matriz polimérica do compósito utilizou-se a poli(&#949;-caprolactona) e como reforço, o Biovidro® 45S5. De forma a melhorar a interação interfacial entre a matriz polimérica e a cerâmica, avaliou-se a incorporação de nanofibra de celulose ao biovidro. Os scaffolds foram fabricados seguindo dois métodos diferentes. O primeiro consistiu no pré-processamento do material em extrusora monorrosca, seguida de extrusão direta na impressora 3D experimental Fab@CTI. O segundo consistiu em um único processo de extrusão diretamente no cabeçote de extrusão. A caracterização química do biovidro por espectroscopia de fluorescência de raios-x mostrou eficiência na preparação da biocerâmica e a caracterização da distribuição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmica mostrou a obtenção de partículas submicrométricas. Os scaffolds foram caracterizados morfologicamente pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e, pôde-se notar a eficiência na fabricação de geometrias com arquitetura 00/900 e tamanho de poros adequado para a aplicação na engenharia tecidual. Os ensaios mecânicos de compressão evidenciaram melhoras na rigidez com o aumento do teor de biovidro, no caso dos materiais pré-processados por extrusão, além da influência da nanofibra de celulose na melhoria das propriedades mecânicas. Os ensaios biológicos in vitro mostraram que os scaffolds suportam proliferação celular e que o biovidro é responsável pela maior deposição de sais de cálcio extracelular, facilitando a interação do material sintetizado com o tecido ósseo. / In the present work, scaffolds of reinforced polymer were generated by means of the extrusion additive technique using two strategies of deposition and, later, were evaluated morphologically, mechanically and by means of in vitro tests. Poly (&#949;-caprolactone) was used as the polymer matrix of the composite and as a booster, Bioglass® 45S5. In order to improve the interfacial interaction between the polymer matrix and the ceramic, the incorporation of cellulose nanofiber to the bioglass was evaluated. The scaffolds were manufactured following two different methods. The first consisted of the pre-processing of the extruded extruder material followed by direct extrusion into the experimental Fab@CTI 3D printer. The second consisted of a single extrusion process directly on the extrusion head. The chemical characterization of the bioglass by x-ray fluorescence spectroscopy showed efficiency in the preparation of the bioceramics and the characterization of the particle size distribution by dynamic light scattering showed the submicrometric particles. The scaffolds were characterized morphologically by the scanning electron microscopy technique, and it was noted the efficiency in the manufacture of geometries with architecture 00/900 and pore size suitable for application in tissue engineering. The mechanical compression tests showed improvements in stiffness with increasing bioglass content in the case of pre-processed materials by extrusion, as well as the influence of cellulose nanofiber in improving mechanical properties. Biological assays have shown that scaffolds support cell proliferation and that bioglass is responsible for the increased deposition of extracellular calcium salts, facilitating the interaction of the synthesized material with the bone tissue.