M.Sc. (50/50) Research project submitted to School of Chemical and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering and the Built Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa July 2017 / This study and the work done involves investigating the effects of different parameters on the decarburization process of high carbon ferrochromium melts to produce medium carbon ferrochrome, and takes into account the manipulation of the different parameters and thermodynamic models based on actual plant data. Process plant data was collected from a typical plant producing medium carbon ferrochrome alloys using AODs. The molten alloy was tapped from the EAF and charged into the AOD for decarburization using oxygen and nitrogen gas mixtures. The gases were blown into the converter through the bottom tuyeres. Metal and slag samples and temperature measurements were taken throughout the duration of each heat. The decarburization process was split into two main intervals namely first stage blow (where carbon content in the metal bath is between 2-8 wt. % C) and second stage blow (carbon mass% below 2 wt. %). The first and second blow stages were differentiated by the gas flow rates whereby the first stage was signified by gas flow ratio of 2:1 (O2:N2), whilst the stage blow had 1:1 ratio of oxygen and nitrogen respectively. The effect of Cr mass% on carbon activity and how it relates to rate of decarburization was investigated, and the results indicated that an increase in Cr 66.54 – 70.5 wt. % reduced carbon activity in the metal bath from 0.336 – 0.511 for the first blowing stage. For the second blowing stage, the increase in Cr mass % of 67.22 – 71.65 wt. % resulted in an increase in C activity from 0.336 – 0.57. The trend showed that an increase in chromium composition resulted in a decrease in carbon activity and the same increase in Cr mass% resulted in reduced carbon solubility. Based on the plant data, it was observed that the rate of decarburization was time dependent, that is, the longer the decarburization time interval, the better the carbon removal from the metal bath. An interesting observation was that the change in carbon mass percent from the initial composition to the final (Δ%C) decreased from 10.18 – 8.37 wt. % with the increase in Cr/C ratio from 8.37 – 10.18. This effect was attributed to the chromium affinity for carbon and the fact that an increase in chromium content in the bath was seen to reduce activity of carbon. It was also observed that the effect of the Cr/C ratio was more significant in the first stage of the blowing process compared to the second blowing stage. A mass and energy balance model was constructed for the process under study to predict composition of the metal bath at any time interval under specified plant conditions and parameters. The model was used to predict the outcome of the process by manipulating certain parameters to achieve a set target. By keeping the gas flow rates, blowing times, gas ratios and initial metal bath temperature unchanged, the effect of initial temperature on decarburization in the converter was investigated. The results showed that the carbon end point with these parameters fixed decreased with increasing initial temperature, and this was supported by literature. The partial pressure of oxygen was observed to increase with decrease in C mass % between the first and second blow stages. For the second stage blow the partial pressure changed from 5.52*10-12 – 2.1*10-10 and carbon mass % increased from 0.754 – 2.99 wt. %. A carbon mass % of 7.87 had an oxygen partial pressure of 4.51*10-13 whilst a lower carbon content of 1.53 wt. % had an oxygen partial pressure of 8.06*10-11. The CO partial pressure however increased with increase in carbon composition in the metal bath. When the oxygen flow rate increased, a corresponding increase in the carbon removed (Δ%C) was observed. For the first stage of the blowing process, an increase in oxygen flow rate from 388.67 – 666.5Nm3 resulted in an increase in carbon removed from 5.06 – 7.28 wt. %. The second blowing stage had lower oxygen flow rates because of the carbon levels remaining in the metal bath were around +/- 2 wt. %. In this stage oxygen flow rates increased from 125 – 286.67 Nm3 and carbon removed (Δ%C) from 0.16 – 2.093 wt. %. The slag showed that an increase in basicity resulted in an increase in Cr2O3 in the slag. As the basicity increased from 0.478 – 1.281, this resulted in an increase in Cr2O3 increase from 0.26 – 0.68. Nitrogen solubility in the metal bath was investigated and it was observed that it increased with increasing Cr mass %. The increase in nitrogen solubility with increasing Cr mass % was independent of the nitrogen partial pressures. / MT2018

Le PER72® est un superalliage à base de nickel élaboré par Aubert & Duval, utilisé pour la fabrication de disques de turbines de moteurs d'hélicoptères. Dans le cadre de son élaboration, l'alliage subit un traitement thermique qui lui confère ses bonnes propriétés mécaniques, mais qui peut aussi être à l'origine de contraintes résiduelles pouvant fragiliser la pièce. L'objectif de ce travail de thèse consiste à étudier le traitement thermique de ce superalliage et proposer des lois de comportements mécaniques afin d'estimer les contraintes résiduelles créées lors de l'élaboration des disques. Les conditions de traitement thermique sont étudiées. D'une part, l'effet de la vitesse de refroidissement sur les propriétés de l'alliage est investigué. D'autre part, pour chaque vitesse de refroidissement, la trempe est interrompue à différentes températures pour procéder à des essais mécaniques de traction à chaud. Pour ce faire, un outillage permettant de réaliser le traitement thermique des éprouvettes directement sur la machine d'essai a été spécialement développé. De plus, pour chaque condition d’essai, une caractérisation de la microstructure des éprouvettes post-mortem est réalisée. En particulier, la taille et la fraction volumique des précipités de phase gamma' sont étudiées. L'objectif premier est de comprendre l'influence des conditions de traitement thermique sur les propriétés mécaniques et la microstructure de l'alliage. Dans un second temps, un lien entre la microstructure et les propriétés mécaniques est discuté. Enfin, un modèle de comportement thermomécanique adapté à la trempe est formulé. Dans sa formulation, ce modèle prend en compte les paramètres microstructuraux identifiés. / PER72® is a nickel-base superalloys developed by Aubert & Duval. This alloy is used in helicopter engine turbine disk manufacturing. During the elaboration, a heat treatment provides the alloy his good mechanical properties, but it can also be at the origin of residual stress that can affect the disk capabilities.The objective of this work is to study the heat treatment and formulate mechanical behaviour law in order to estimate residual stress generated during the process. The heat treatment conditions are studied. On one hand, the effect of cooling rate on mechanical properties is investigated. On the other hand, for each studied cooling rate, the quench is interrupted at a testing temperature to carry out a tensile test. A special testing device has been developed in order to carry out the heat treatment of alloy specimens directly on the testing machine. Moreover, for each testing condition, the microstructure is characterized. In particular, precipitate size and volume fraction have been measured. The first objective is to understand the influence of quenching conditions on mechanical properties and microstructure. A link between the microstructure and the mechanical properties is then discussed. Finally, a thermo-mechanical behaviour law is formulated. This model takes the identified microstructural parameters into account.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização de óleos de têmpera, tais como ponto de fulgor, viscosidade, número de acidez, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento, comparando óleos vegetais em estudo, com óleos minerais comerciais já utilizados como meios de resfriamento de têmpera. As curvas de resfriamento foram efetuadas utilizando sonda tipo Wolfson, nas temperaturas de 60, 80, 100 e 120ºC. Os ensaios de viscosidade foram feitos na temperatura de 40ºC. Adicionalmente, também foram efetuados ensaios de envelhecimento e oxidação dos óleos, utilizando um equipamento de envelhecimento acelerado, desenvolvido especialmente para este fim. De maneira geral, os óleos vegetais estudados apresentaram desempenho igual ou superior aos óleos minerais comerciais já utilizados em tratamentos térmico de têmpera. / In the present work are related the results obtained from the quenchant oils characterization test such as flash point, viscosity, acid number, infrared spectroscopy and cooling curves. In all tests the vegetables oils were compared with commercial quenchant mineral oils. Cooling curves were performed using Wolfson\'s probe at 60, 80, 100 and 120ºC. Viscosity tests were made in the temperature of 40ºC. Additional tests were performed for aging and oxidation studies, using an apparatus especially developed for that. In a general way, the vegetable oils have presented equal or best performance than the commercial quenchant mineral oils.

Processos térmicos de pasteurização e esterilização comercial são amplamente usados na industrialização de alimentos líquidos à base de frutas, como polpas e sucos. A exposição a altas temperaturas provoca a degradação de compostos relacionados à qualidade sensorial e nutricional. O aquecimento de alimentos líquidos por micro-ondas focalizadas é uma tecnologia emergente que traz como vantagem o rápido aquecimento; evita a degradação térmica; permite melhor manutenção dos atributos sensoriais e nutricionais; e evita a formação de incrustação. Além da presença de efeitos não térmicos sobre a inativação de enzimas, principais alvos dos processos térmicos destes produtos. Entretanto, a comprovação dos efeitos não térmicos ainda é tema controverso na literatura científica. Desta forma, o objetivo deste trabalho é investigar efeitos térmicos e não térmicos das micro-ondas na inativação das enzimas polifenoloxidase (PPO) e peroxidase (POD), que são relevantes para a industrialização de produtos à base se frutas. Para eliminar fontes de variabilidade, enzimas comerciais em solução tampão de fosfato de potássio foram submetidas aos tratamentos convencional (banho térmico de imersão) e por micro-ondas (mini reator de síntese química por micro-ondas focalizadas) com registro dos históricos de temperatura e atividade enzimática residual. Também, foi calculada a potência instantânea absorvida por cada amostra no aquecimento por micro-ondas. Realizou-se o ajuste dos parâmetros cinéticos pela minimização dos erros quadráticos em modelos cinéticos de primeira ordem (D-z) com uma e duas frações, por Arrhenius e pelo modelo de Weibull. Os resultados da PPO permitiram melhor ajuste pelo modelo de Weibull. Assim, a simulação do modelo ajustado em diferentes temperaturas permitiu comparar os métodos de aquecimento e permitiu a observação de efeitos não térmicos das micro-ondas em temperaturas acima de 70 ºC na inativação da PPO. Além disso, realizou-se a validação dos parâmetros do modelo de Weibull com 10 amostras de PPO com aquecimento mais lento, sendo as atividades enzimáticas residuais comparadas com as atividades previstas pelo modelo. Inesperadamente, os resultados da enzima POD não foram satisfatórios para determinar os modelos avaliados de sua inativação. A POD presentou algumas atividades enzimáticas residuais acima de 100% em ambos métodos de aquecimento, além de elevada resistência térmica. Sendo assim, não foi possível observar possíveis efeitos não térmicos das micro-ondas para inativação da POD nesse estudo. / Thermal pasteurization processes and commercial sterilization are widely used for the processing of fruit-based liquid foods, such as pulp and juice. The exposure to high temperatures causes degradation of compounds related to sensory and nutritional quality. The heating of liquid foods by focused microwaves is an emerging technology that has the advantage of rapid heating; prevents thermal degradation; allows better maintenance of sensory and nutritional attributes; and prevents incrustation. Besides, there is the presence of nonthermal effects on the enzymes inactivation, which are the main targets of thermal processes to such products. However, confirmation of non-thermal effects is still controversial in the scientific literature. Thus, the objective of this research is to investigate thermal and nonthermal effects of microwaves on the inactivation of enzymes polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD), which are relevant for the processing of fruit-based products. To eliminate sources of variability, commercial enzymes in potassium phosphate buffer solution were subjected to conventional (immersion bath) and microwave (mini-reactor for microwave chemical synthesis) treatments, with record of temperature history and residual enzyme activity. In addition, the instantaneous power absorbed in each sample under microwave heating was calculated. The kinetic parameters were adjusted by minimizing quadratic errors in first order kinetic models (D-z) with one and two fractions, by Arrhenius and Weibull model. The PPO results allowed for a better adjustment of the Weibull model. The simulation of the parameters at different temperatures allowed the comparison of the heating methods and it allowed the observation of non-thermal effects of microwaves at temperatures above 70 ºC for the inactivation of PPO. In addition, the parameters of the Weibull model in 10 samples were validated for PPO solution with slower heating; the residual enzymatic activities were compared with the activities predicted by the model. Unexpectedly, the results of the POD enzyme were not satisfactory to determine the evaluated models of its inactivation. The POD presented some residual enzymatic activities above 100% for both heating methods, and high thermal resistance. Thus, it was no possible to observe non-thermal effects of microwaves on POD inactivation in this study.

Há alguns anos, diversos estudos da influência dos parâmetros do tratamento térmico vêm sendo desenvolvidos, para a obtenção de propriedades que permitam atingir os requisitos de trabalho e que gerem ferramentas de vida útil estendida. Nesse contexto, tem sido demonstrado que o tratamento criogênico não só provoca a transformação da austenita residual, trazendo melhorias no dimensional da ferramenta, mas também pode promover a precipitação de carbonetos finos, com ganho em tenacidade e propriedades de desgaste.Neste estudo são relatados os resultados obtidos de ensaios de dureza, desgaste, impacto Charpy e microscopia TEM, efetuado em amostras de aço H13.Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 5 bar de pressão, sendo utilizados os seguintes parâmetros: austenitização1040ºC, têmpera, e revenimento a 540ºC. As amostras foram comparadas com a condição de base que passou por tratamento térmico convencional, as outras condições foram submetidas a um revenido alternado com o banho criogênico. Nas rotas criogênicas o tempo de encharque em nitrogênio líquido foi de 1, 24 e 48 horas. Uma análise desses resultados permitiu constatar que o tratamento criogênico melhora a resistência ao desgaste, e influencia levemente a dureza. / A few years ago, several studies of the influence of parameters heat treatment have been developed to obtain properties that could meet the job requirements and managing tools for extended life. In this context, it has been demonstrated that the cryogenic treatment not only causes the transformation of austenite residual, bringing improvements in dimensional tool, but also can promote the precipitation of fine carbides, and an increase in toughness and wear properties. In this study there are the results of the test of hardness, two body abrasion wear, Charpy impact followed by microscopy TEM analyses were performed in samples from H13 steel. The heat treatments were performed in a vacuum furnace with cooling by nitrogen under pressure of 5 bar, and used the following parameters: austenitizing 1040°C, quenching, and tempering at 540°C. The aim was compared the H13 performance under of conventional heat treatment and cryogenic bath after quenching and before tempering. Soaking times in the cryogenic temperature were: 1, 24, and 48 hours. Analyses this results has shown the heat treatment increased the wear resistance, and slightly affects the hardness.

Neste trabalho foram estudados os efeitos do tratamento térmico e da adição de zircônio, vanádio, titânio e manganês nas propriedades mecânicas em alta temperatura de uma liga AlSi12CuMgNi, comumente utilizada em pistões automotivos. Os resultados de tração a 300°C mostram que a adição de elementos de liga reduz o alongamento sem aumentar o limite de escoamento. Os ensaios de fadiga a 300°C mostram que a aplicação de um tratamento de solubilização a 525°C por 15 minutos é duas vezes melhor que a aplicação de um tratamento de solubilização a 500°C por uma hora. Estes resultados foram atribuídos ao arredondamento das partículas de silício que, por serem partículas frágeis, quando arredondadas ocupam menor área por volume, reduzindo a velocidade de propagação de trincas. Os ensaios de fadiga a 300°C mostram também que a adição de elementos de liga combinados a um tratamento de solubilização a 525°C por 15 minutos é cerca de 30% pior que o mesmo tratamento aplicado a uma liga sem a adição destes elementos de liga. Este fenômeno foi atribuído à fragilização dos intermetálicos que, por consequência, aumentam a velocidade de propagação das trincas de fadiga. / The effects of heat treatment and the addition of zirconium, vanadium, titanium and manganese on the high temperature properties of an AlSi12CuMgSi alloy, usually applied to cast automotive pistons, were studied. The tensile test results at 300°C show that the addition of alloying elements decreases the elongation without significantly increasing the yield strength. The fatigue tests at 300°C show that a solution heat treatment at 525°C for 15 minutes is two times better than a solution heat treatment at 500°C for one hour. These results are due to the spheroidization of the silicone particles that are brittle and, when spheroidized, have a smaller area/volume ratio, slowing the crack propagation speed. The fatigue tests at 300°C also show that the addition of alloying elements combined with a solutionizing treatment at 525°C for 15 minutes is 30% worse than the same treatment applied to an alloy without these alloying elements. This behavior is due to the embrittlement of the intermetallic particles containing these alloying elements, increasing the fatigue crack propagation speed.

Estuda o desempenho de diferentes anticorrosivos, adicionados ao óleo de soja aditivado com o Irganox L 109, um antioxidante. O objetivo é verificar qual deles oferece melhor proteção ao latão e ao aço, simultaneamente. Ensaios de perda de massa e análise potenciodinâmica foram feitos com essa finalidade. Essas formulações foram caracterizadas com ensaios de viscosidade, curvas de resfriamento, espectroscopia de infravermelho e ângulo de contato. O estudo se estendeu, também, para o óleo de soja puro (sem adição de aditivos). Essas formulações de óleo de soja com diferentes concentrações de anticorrosivos e com uma concentração fixa de antioxidante foram submetidas a um processo de envelhecimento acelerado e após isso, foram novamente realizados os ensaios citados anteriormente. Com isso, pode-se comparar qual das formulações sofreu a menor variação na sua propriedade. Com isso, pode-se verificar que a formulação 0,1% 2-mercaptobenzotiazol foi a que apresentou o melhor comportamento para a finalidade requerida. / This work presents studies the performance of different anticorrosion additives, that were added in a composition of soybean oil and antioxidant Irganox L 109. The objective was determine which one offers good protection to the brass and steel, simultaneously. Tests of loss mass and potentiodynamic analysis were performed for this purpose. These formulations were characterized with tests of viscosity, cooling curves, infrared spectroscopy and contact angle measures. Similar studies were also extended to the pure soybean oil (without additives). The soybean oil formulations (different anticorrosion concentrations and fixed antioxidant concentration) were subjected to process of accelerated aging (oxidation) and new characterization tests were performed again. Comparative analyses between before and after oxidation tests were performed in order to verify which formulation had less variation on the properties. Results shown formulation 0.1% 2-Mercaptobenzothiazole has the best behavior for the purpose required.

No presente trabalho, foram estudados os aspectos morfológicos da decomposição da austenita em função da variação dos teores de níquel e carbono. Para a realização deste estudo, foi preparado um par de difusão composto de ligas Fe-5%Ni e Fe-10%Ni. O par foi feito por co-laminação a quente, e amostras deste par foram carburadas até teores de carbono de 0,1%, 0,3%, 0,5%C e 0,7%C. As amostras foram austenitizadas a 900°C por 20 minutos e tratadas isotermicamente por 10 minutos a temperaturas entre 400°C e 500°C por 10 minutos. Nas ligas hipoeutetóides, os produtos de decomposição da austenita predominantes são perlita degenerada, bainita inferior e ferrita degenerada. A perlita degenerada foi observada nas amostras tratadas a 500°C, nas regiões de baixo níquel, juntamente com a bainita superior. À medida em que se avança para regiões de mais alto níquel, a formação de perlita degenerada cessa, sendo a bainita o único produto de decomposição. A bainita dá então lugar à formação de ferrita degenerada, isenta de carbonetos, em regiões de teor de níquel próximo de 7%. Nas amostras tratadas a 400°C, o principal produto de decomposição da austenita é a bainita inferior, cuja escala se torna progressivamente mais grosseira com o aumento do teor de níquel. Foi observado um produto de decomposição eutetóide que pode ser caracterizado como bainita nodular, mas que só ocorre em estágios avançados dar reação de decomposição da austenita. Análises de difração de elétrons retroespalhados revelam que a ferrita degenerada é composta de múltiplas partículas de ferrita, que têm entre si uma diferença de orientação cristalográfica de até 8°. Nas ligas hipereutetóides, os produtos de decomposição da austenita são perlita e bainita inversa. Com a diminuição da temperatura de tratamento, nota-se uma diminuição na formação de perlita, sendo esta totalmente suprimida a 400°C. Em todas as amostras tratadas, a decomposição da austenita não foi completa após 10 minutos de tratamento térmico, independente da temperatura de tratamento. / In the present work, the morphological aspects of austenite decomposition were studied as related to Ni and C. To perform this study, a diffusion couple composed of Fe-5%Ni and Fe-10%Ni was produced. The couples were produced by hot co-rolling, and carburized to carbon contents of 0.1%C, 0.3%C, 0.5%C and 0.8%C. The samples were solution treated in the austenitic range at 900°C for 20 minutes, and held isothermally at temperatures between 400°C and 500°C for 10 minutes. In the hypoeutectoid alloys, the austenite decomposition products are degenerate pearlite, bainite (upper and lower), and degenerate ferrite. Degenerate pearlite was observed in the samples treated at 500°C and 450°C, and only in the low-nickel regions, along with upper bainite. With increasing nickel content, the formation of degenerate pearlite ceases, and bainite is the only decomposition product. Bainite is then replaced by degenerate ferrite, free of carbides, at nickel contents close to 7%. In the samples treated at 400°C, the main decomposition product is lower bainite, with a progressively coarser scale as the nickel content rises. A nodular decomposition product was observed, which can be identified as nodular bainite, occurring only at advanced stages of reaction in samples treated at 400°C. Electron backscatter diffraction analyses reveal that degenerate ferrite is characteristically composed of multiple ferrite particles, containing a crystallographic misorientation of up to 8°. In hypereutectoid alloys, the decomposition products are pearlite and inverse bainite. As the treatment temperature is diminished, a decrease in the amount of pearlite formed is observed, and pearlite is completely suppressed at 400°C. In all samples treated, the reaction was incomplete after 10 minutes, regardless of the temperature of isothermal hold.

O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da radiação gama e da irradiação seguida de tratamentos hidrotérmicos sobre as características físico-químicas, funcionais e nutricionais (digestibilidade) de farinha e amido de banana verde. Bananas verdes Musa acuminata (AAA Cavendish) foram processadas visando a obtenção de farinha e a extração do amido. A farinha foi submetida às doses de radiação gama de 0 (controle); 1,0; 2,0; 5,0 e 10,0 kGy e o amido à 0 (controle); 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 kGy. Parte da farinha e do amido seguiu para os tratamentos hidrotérmicos, que constaram de umidificação na a proporção 1:20 p/v (farinha ou amido : água destilada), banho térmico (80 °C por 1 hora), armazenamento refrigerado (5 °C por 24 horas) e desidratação em estufa (45 °C por 24 horas). A avaliação da farinha somente irradiada demonstrou que, com o aumento da dose de radiação aplicada, houve aumento dos teores de açúcares redutores e de redutores totais, índice de solubilidade em água (ISA), croma (C), índice de escurecimento (IE) e dos teores de amido rapidamente digerível (ARD) e lentamente digerível (ALD). Houve também redução dos teores de amido resistente (AR) e das viscosidades de pasta (máxima, final e de quebra), além da tendência a retrogradação. Nas farinhas irradiadas e tratadas hidrotermicamente, o aumento da dose causou elevação dos teores de açúcares redutores e de ALD, do ISA, temperatura de pasta, C e IE. Nestas houve também redução do índice de absorção de água (IAA), do teor de ARD, das viscosidades máxima, final e tendência a retrogradação. O teor de AR das farinhas destes tratamentos apresentou elevação até 2 kGy. A inclusão dos tratamentos hidrotérmicos às farinhas irradiadas alterou a digestibilidade do amido, elevando o teor de ARD e reduzindo os de ALD e AR em função da gelatinização em todas as doses. Também houve elevação dos teores de fibra dietética total (FDT) em doses acima de 2 kGy. A cor foi alterada, com redução de luminosidade (L) e do ângulo Hue (°H), e elevação de C e IE. Houve aumento do IAA e redução do ISA. Os tratamentos hidrotérmicos alteraram o perfil viscoamilográfico das amostras gerando picos menos agudos, com menor quebra de viscosidade e maior tendência a retrogradação. A avaliação dos amidos somente irradiados demonstrou que, com o aumento da dose de radiação aplicada, houve apenas aumento do °H. Tanto no amido somente irradiado como no irradiado com posteriores tratamentos hidrotérmicos, houve elevação do teor de amido com ligações beta e redução do teor de amilose, da cristalinidade relativa, das viscosidades máxima, final e de quebra e também houve quebra da amilopectina. A inclusão dos tratamentos hidrotérmicos promoveu ainda o escurecimento dos amidos (redução de L e elevação de C, °H e IE). Os teores de amilose foram reduzidos e os de FDT elevados. A digestibilidade in vitro apresentou elevação do teor de ARD e redução em ALD e AR. Foi observada quebra da amilopectina, principalmente, e também redução da cristalinidade relativa. Todos os pontos críticos dos viscoamilogramas apresentaram elevação com os tratamentos hidrotérmicos, exceto a temperatura de pasta, que permaneceu inalterada. / The aim of this study was to evaluate the effect of gamma radiation and gamma radiation followed by hydrothermal treatments on the physicochemical, functional and nutritional (digestibility) characteristics of flour and starch from green bananas. Green bananas Musa acuminata (AAA Cavendish) were processed in order to obtain flour and extract starch. The flour was subjected to gamma radiation doses of 0 (control); 1,0; 2,0; 5,0 and 10,0 kGy and the starch to doses of 0 (control); 0,5; 1,0; 1,5 and 2,0 kGy. Part of the flour and starch received hydrothermal treatments, consisted of humidification in the ratio 1:20 w/v (flour or starch : distilled water), thermal bath (80 °C for 1 hour), cold storage (5 °C for 24 hours) and dehydration in oven (45 °C for 24 hours). The assessment of only irradiated flours showed that with the increase of radiation dose, there was an increase in levels of reducing sugars and total reducing sugar, water solubility index (WSI), chroma (C), browning index (BI) and of rapidly digestible (RDS) and slowly digestible starch (SDS) content. There was also a reduction in resistant starch (RS) levels and in paste viscosities (maximum, final and breakdown) and setback. In the irradiated and hydrothermically treated flours, the dose increase caused an elevation in levels of reducing sugars and SLS, of WSI, pasting temperature, C and BI. In these flours there was also reduction in the water absorption index (WAI), RDS content, maximum and final viscosities, and setback. The content of RS from the flours of these treatments increased up to 2 kGy. The inclusion of hydrothermal treatments (gelatinization and retrogradation) to irradiated flours changed the digestibility, raising RDS level and reducing the SDS and RS levels at all doses. There was an increase in the levels of total dietary fiber (TDF) at doses above 2 kGy. The color was altered with reduction of luminosity (L) and Hue angle (°H), and elevation of C and BI. There was an increase of WAI and reduction of WSI. The hydrothermal treatments altered the viscosity profile of the samples generating less sharp peaks, with less viscosity breakdown and a greater setback. The evaluation of only irradiated starches showed that with the use of increasing radiation dose, there was only an increase of °H. Both in the only irradiated starch and in the irradiated one with subsequent hydrothermal treatments, there was an increase of starch with beta bonds and reduction of amylose content, relative crystallinity, maximum and final viscosity, breakdown as well as amylopectin molecules break. The inclusion of hydrothermal treatments promoted browning of starches (reduction of L and elevation of C, °H and BI). The amylose contents were reduced and those of TDF were elevated. The in vitro digestibility presented elevated levels of RDS and reduction in SDS and RS. It was observed amylopectin break and also relative crystallinity reduction. All critical points of viscoamylograms showed an increase caused by hydrothermal treatments, except for pasting temperature, that remained unchanged.

O feijão constitui-se em um dos alimentos básicos da população brasileira e proporciona vários benefícios à saúde. No entanto, possui fatores antinutricionais que impedem parte do aproveitamento de alguns de seus nutrientes, destacando-se dentre esses fatores os polifenóis. Estes podem complexar com proteínas, diminuindo a sua digestibilidade e seu aproveitamento pelo organismo. Assim, esta pesquisa teve por objetivo avaliar o potencial antioxidante de feijão comum (Phaseolus vulgaris, L.) e, após a complexação de suas proteínas e polifenóis, avaliar os efeitos dos tratamentos dados e dessa ligação na digestibilidade protéica. Foi utilizado duas cultivares de feijão comum de duas diferentes cores, preto (Xamego) e marrom (BRS9435-Cometa), e uma linhagem de coloração branca (G2358). Os grãos foram analisados na forma crua e cozidos em autoclave, macerados ou não. Foram realizadas análises de: teor de taninos, fenólicos totais, atividade antioxidante, eletroforese, digestibilidade protéica in vitro, e ácidos fenólicos e flavonóides por CLAE. Nas análises dos grãos íntegros, a cultivar BRS9435-Cometa crua apresentou a maior atividade antioxidante e, apesar da maceração e da cocção terem reduzido teor de taninos, compostos fenólicos e atividade antioxidante da maior parte dos feijões, a maceração aumentou significativamente a quantidade de fenólicos totais em feijão preto. Houve alteração no perfil eletroforético da proteína dos grãos após a complexação com os polifenóis. As bandas com maior peso molecular, presentes nas faseolinas puras, apresentaram menor intensidade quando houve a complexação com polifenóis. A digestibilidade das faseolinas de feijões crus variou de 95,67 a 97,66% e a de feijões cozidos de 90,44 a 97,02%. Na digestibilidade de faseolinas puras a maceração seguida de cocção somente exerceu influência significativa em grãos brancos, reduzindo a digestibilidade da faseolina. De modo geral a complexação faseolinapolifenóis aumentou o percentual de digestibilidade. O efeito esperado da complexação faseolina-frações de polifenóis em reduzir a digestibilidade da faseolina foi muito discreto e muitas vezes inexistente, e o de aumento da digestibilidade pela cocção com ou sem maceração também foi limitado. Para os extratos brutos dos feijões, os resultados de DPPH variaram de 2,96 a 14,04 mg de TEAC.g-1 de extrato, e os de ABTS entre 13,70 e 29,51 mg de TEAC.g-1 de extrato. Em ambos os métodos de avaliação da atividade antioxidante, os resultados foram maiores para a maioria dos extratos das cultivares marrom e preta. Quanto às análises realizadas por CLAE, para ácidos fenólicos contatou-se que todos os extratos avaliados possuem os ácidos gálico, clorogênico, vanílico e sinápico, e que os dois primeiros foram os encontrados em maiores teores; praticamente todos os flavonóides foram detectados em quase todas as amostras, com exceção do Caempferol, que somente foi detectado nas amostras maceradas e cozidas. Para extratos de feijões brancos, os flavonóides encontrados em maiores concentrações foram a catequina e o caempferol-3-rutinosídeo; extratos de feijões marrons apresentaram predominantemente a catequina e o caempferol-3-glicosídeo; e em extratos de feijões pretos, predominantemente a catequina, caempferol-3-glicosídeo e quercetina-3-glicosídeo. De maneira geral, o efeito do tratamento térmico aumentou a atividade antioxidante, bem como a concentração dos compostos fenólicos avaliados nos extratos de feijões. / Common bean is one of the staples of the brazilian population and provides numerous health benefits. Nevertheless, it has antinutritional factors that prevent the use of some part of their nutrients, especially polyphenols. These can complex with proteins, decreasing their digestibility and utilization by the body. Thus, this research aimed to evaluate the antioxidant potential of common bean (Phaseolus vulgaris L.) and, after complexation of proteins and polyphenols, assess the effects of treatments given and of this complexation on protein digestibility. Was used two common bean cultivars in two different colors, black (Xamego) and brown (BRS9435-Comet), and a line of white color (G2358). The grains were analyzed as raw and cooked in an autoclave, soaked or not. The analyses that were performed are: content of tannins, total phenolics, antioxidant activity, electrophoresis, in vitro protein digestibility, and phenolic acids and flavonoids by HPLC. In the analyses of whole grains, raw BRS9435- Comet had the highest antioxidant activity and, despite soaking and cooking have shown low levels of tannins, phenolic compounds and antioxidant activity of most beans, soaking significantly increased the amount of total phenolic in black beans. There were changes in the electrophoretic profile of protein from grains by complexation with polyphenols. The bands with higher molecular weight, present in pure phaseolins, had a lower intensity when there was complexation with polyphenols. The digestibility of phaseolins from raw beans ranged from 95.67 to 97.66% and from cooked beans from 90.44 to 97.02%. Digestibility of pure phaseolins from soaked beans only exerted significant influence on white grains, reducing the digestibility of phaseolin. In general, the complexation of phaseolin and polyphenols increased percentage of digestibility. The expected effect of complexation of fractions of polyphenols and phaseolins in reduce the digestibility of phaseolins was very low and often non-existent, and the increase in the digestibility by cooking with or without soaking was also limited. For crude extracts of the beans, the results of DPPH ranged from 2.96 to 14.04 mg TEAC.g-1 extract, and of ABTS between 13.70 and 29.51 mg TEAC.g-1 extract. In both methods of assessing antioxidant activity, the results were higher for most of the extracts of brown and black cultivars. For analyses performed by HPLC it was found for phenolic acids that all extracts evaluated have the gallic acid, chlorogenic, vanillic and sinapic, and the first two were found at higher levels. Practically all flavonoids were detected in almost all samples, except for kaempferol, wich was only detected in soaked and cooked samples. For extracts from white beans, flavonoids found in highest concentrations were catechin and kaempferol-3-rutinoside; brown beans extracts showed mostly catechin and kaempferol-3- glucoside, and in extracts of black beans, mainly catechin, kaempferol-3-glucoside and quercetin-3-glucoside. In general, the effect of heat treatment increased the antioxidant activity and concentration of phenolic compounds evaluated in extracts of beans.