Orientador: Célia Maria Landi Franco / Banca: Thais de Souza Rocha / Banca: Ana Carolina Conti e Silva / Resumo: Amidos modificados são utilizados pela indústria de alimentos por apresentarem melhor comportamento que amidos nativos. Modificações visando a redução do diâmetro granular para a obtenção de grânulos de tamanho similar aos da molécula de gordura tem sido de grande interesse, pois este amido modificado pode ser usado como substituto de gordura em diversas formulações. Para isso, o pré-tratamento enzimático pode ser usado para fragilizar a estrutura granular do amido e facilitar um posterior tratamento físico como a moagem, obtendo grânulos com menor diâmetro. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da hidrólise enzimática seguida de moagem em moinho de bolas sobre as características estruturais e físico-químicas do amido de mandioquinha-salsa (Arracacia xanthorrhiza). Amido isolado de raízes de mandioquinha-salsa foi hidrolisado com α-amilase bacteriana e/ou amiloglucosidase fúngica, a 37 o C, em três diferentes condições: A: 40 SKB/g de α-amilase e 10 U/g amiloglucosidase por 36 h; B: 20 SKB/g de α-amilase e 5 U/g amiloglucosidase por 12 h; C: 5 U/g amiloglucosidase por 12 h. Após hidrólise os mesmos foram moídos por 1 e 2 h. Os amidos nativos e modificados foram analisados quanto à distribuição de tamanho de grânulos. Houve redução do diâmetro dos grânulos para todos os amidos tratados, mas a condição de hidrólise B foi a escolhida para a continuidade dos experimentos, por ter apresentado uma distribuição de tamanho de grânulos após moagem mais homogênea. Os amidos nativos e hidrolisados com 20 SKB/g de α-amilase e 5 U/g amiloglucosidase por 12 h foram analisados quanto a forma dos grânulos, distribuição do comprimento das cadeias laterais da amilopectina, distribuição do tamanho molecular dos componentes do amido, teor de amilose, difração de raios-X... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Modified starches are used by food industry because they have better performance than native starches. Modifications in order to reduce granular diameter to obtain granules of similar size to those of fat molecules has been of great interest, for this modified starch can be used as a fat substitute in various formulations. For this purpose, a enzymatic pretreatment can be used to weaken the granular structure of starch and facilitate a subsequent physical treatment such as grinding. The objective of this study was to investigate the effect of enzymatic hydrolysis followed by milling in a ball mill on the structural and physicochemical characteristics of Peruvian carrot (Arracacia xanthorrhiza) starch. Starch isolated from roots of Peruvian Carrot was hydrolyzed with bacterial α-amylase and fungal amyloglucosidase at 37 °C in three different conditions: A: 40 SKB/g of α-amylase and 10 U/g amyloglucosidase for 36 h; B: 20 SKB/g of α-amylase and 5 U/g amyloglucosidase for 12 h; C: 5 U/g amyloglucosidase for 12 h. After hydrolysis, the starches were ball milled for 1 and 2 h. The native and modified starches were analyzed for granular size distribution. There was reduction of the granular diameter for all modified starches, but the B condition of hydrolysis was choosen to continue the experiments because the starches modified in this condition displayed a more homogeneous granular size distribution after milling. The native and hydrolyzed with 20 SKB / g of α-amylase and 5 U / g amyloglucosidase for 12 h starches were analyzed for granule shape, distribution of branch chain length of amylopectin, molecular size distribution of the starch components, apparent amylose content, X-ray diffraction, thermal and pasting properties, swelling power and solubility. The native starch granules, analyzed in optical microscope... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Otávio Villar da Silva Neto / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência das condições de fresamento na formação de cavaco, microestrutura, dureza e rugosidade da peça. Foi ensaiado um aço baixo carbono 0,15%C com dois tamanhos de grão distintos. Para ambos os materiais da peça, empregou-se 8 condições de usinagem variando a velocidade de corte, o avanço da ferramenta e a profundidade de usinagem visando à aplicação da Análise de Variância (ANOVA), dando-se destaque à usinagem considerada como alta velocidade de corte e convencional. Os ensaios de fresamento de topo concordante a seco foram conduzidos em um centro de usinagem CNC de 11 kW de potência e rotação do eixo-árvore de 7.500 rpm. Utilizou-se ferramenta de diâmetro 25 mm com dois insertos de metal duro revestidos com Al2O3. Os resultados apontam para uma influência dos parâmetros de corte sobre todas as variáveis de resposta, exceto a macrodureza. Velocidades de corte e profundidades de usinagem maiores causaram deformação da microestrutura do material "como recebido" próxima à superfície fresada. Os mesmos parâmetros governaram o aumento da microdureza superficial e da profundidade da camada endurecida. O material com grãos ultrafinos não apresentou deformação da microestrutura próxima à superfície fresada nem aumento de microdureza superficial. A velocidade de corte influiu apenas na profundidade da camada endurecida. A rugosidade foi inversa e diretamente influenciada pela velocidade de corte e avanço da ferramenta, respectivamente, sendo dependente também do tamanho de grão do material da peça. Os mesmos parâmetros de corte influíram de forma significativa no ângulo de deformação da microestrutura dos cavacos, cuja classificação foi dependente do material e das condições de usinagem. / Abstract: This work deals with the influence of milling conditions on chip formation, microstructure, hardness and roughness of workpiece. A 0.15%C low carbon steel with two different grain sizes was milled. For both workpiece materials eight milling conditions were employed where cutting speed, tool feed and depth of cut varied and combined aiming at Analysis of Variance application. The machining conditions considered as High-Speed Cutting (HSC) and Conventional were focused. The milling tests considering down-milling and dry conditions were carried out in a CNC machining center with 11 kW power and 7,500 rpm spindle rotation. A 25 mm diameter endmill with two inserts coated of Al2O3 was used. The results indicated the cutting parameters influenced on all output variables except the macrohardness. Greater cutting speed and depth of cut caused deformation of workpiece microstructure with 10.8 um grain size near milled surface. The same parameters governed the increase of surface microhardness and hardened layer depth. Refined grain material did neither present deformation of microstructure near milled surface nor increase of microhardness. The cutting speed influenced only on depth of hardened layer. Roughness was inverse and directly influenced by cutting speed and tool feed, respectively, and dependent on grain size of workpiece material. These parameters also influenced on deformation angle of chip microstructure which were classified as continuous for 10.8 um grain size and segmented for the ultrafine grain, in this case just for some milling conditions. / Mestre

Resumo: O presente estudo objetivou determinar as características químicas e as frações componentes de fibras de milho, extraídas em laboratório (FL) e em processo industrial (FI) e elaborar barras de cereais adicionadas desta fibra com o propósito de agregar valor ao co-produto. A caracterização química foi realizada através de análises de umidade, cinzas, proteína, lipídeos, carboidratos disponíveis, Fibra em Detergente Neutro (FDN), Fibra em Detergente Ácido (FDA), hemicelulose, celulose, lignina, fibra alimentar total, insolúvel e solúvel. Os produtos analisados diferiram significativamente ao nível de 5% quanto às frações de fibra alimentar (FDN e FDA). FL deteve o maior percentual de lignina. O percentual de hemicelulose foi maior que o de celulose e lignina nos dois tipos, havendo predomínio da fração insolúvel da fibra. Análises microbiológicas da FI mostraram que o produto encontra-se dentro dos limites permitidos pela legislação. Foram produzidas barras de cereais adicionadas de 10, 20 e 30% de fibra de milho industrial (FM) com e sem forneamento (C/ e S/FN), e estas submetidas à analises físico-químicas, microbiológicas e sensorial. As barras com 20 e 30% FM S/FN foram as mais densas (0,7 g/cm3) e a que apresentou maior volume específico foi com 10% FM C/FN (1,7 cm3/g). Com o aumento dos percentuais de fibra observou-se a diminuição do volume das barras. A atividade de água ficou na faixa de 0,5 e o pH, variou entre 4,7 e 5,0, mostrando baixa acidez dos produtos. A luminosidade (L*) ficou entre 42,8 e 51,0, aumentando conforme o aumento do percentual de fibra. Quanto às cromaticidades, as amostras apresentaram valores positivos de a* e b*. A tonalidade cromática (H*) variou de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The current study focused on determining the chemical characteristics and the fractional components of corn fibers, extracted in laboratory (FL) and industrial processing (FI) and producing cereal bars made from corn fiber intended to add value to the co-product. Chemical characterization was performed through the analyses of humidity, ashes, protein, lipids, available carbohydrates, neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), hemicellulose, cellulose, lignin, total dietary fiber, insoluble and soluble. The products analyzed were significantly different at 5% of the fractions of dietary fiber (NDF and ADF). FL had the highest percentage of lignin. The percentage of hemicellulose was higher than that of cellulose and lignin in two types, with predominance of insoluble fiber. Microbiological analysis showed that (IF) the product is within the limits allowed by law. Cereal bars were produced adding 10, 20 and 30% of corn fiber (CF) with and without heating (W/ and W/O HE), and those submitted to physical-chemical, microbiological and sensory analyses. The bars with 20 and 30% CF and W/O HE, were the most dense (0.7 g/cm 3 ), that showed the highest specific volume was with 10% CF W/ HE, (1.7 cm 3 /g). With the increase in the percentage of fiber, the volume of the bars decreased. Water activity was in the range of 0.5, and pH ranged between 4.7 and 5.0, showing low acidity of the products. The lightness (L*) was between 42.8 and 51.0, increasing as the increase in the percentage of fiber. As for the chromaticity, the samples showed positive values of a* and b*. The hue (H*) varied from 68.1 to 71.5, noting the tendency toward yellow. In relation to the chroma (C*), in bars W/ HE, as you increase the percentage of fibers, the value of C* decreases in bars; in bars W/O HE, with... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: José Francisco Lopes Filho / Coorientador: Ana Carolina Conti-Silva / Banca: Vanessa Dias Capriles / Banca: Célia Maria Landi Franco / Mestre

Orientador: José Francisco Lopes Filho / Banca: Javier Telis Romero / Banca: Eduardo Micotti da Gloria / Resumo: Foi monitorada a hidratação dos germes dos grãos de milho macerados a 52ºC e 180 rpm, em 9 soluções formadas pelas combinações de três níveis de SO2 (0,0 ; 0,1 e 0,2%) e três níveis de ácido lático (0,0 ; 0,55 e 1,0%) em intervalos de tempos de 10 minutos até 36 horas. Para determinar os coeficientes efetivos de difusão da água no germe foi utilizada a solução proposta por Crank (1975) para a Segunda Lei de Fick. Os coeficientes de difusão foram da ordem de 10-6 cm2/s, valores até 10 vezes maiores que os reportados na literatura para o grão inteiro. Verificou-se que o ácido lático dificultou a hidratação nas primeiras 2 horas e facilitou em 24 horas de maceração, ao passo que o SO2 dificultou a hidratação em 24 horas de maceração. Numa segunda etapa, macerou-se 1kg de grãos de milho em 4 tratamentos que apresentaram maior hidratação e no tratamento convencional (36 horas, 0,2% SO2 e 0,55% ácido lático), determinando-se o rendimento, a porcentagem de danificação e o teor de óleo nos germes. Foi verificado que a primeira moagem do processo úmido deve ocorrer somente após o germe atingir umidade próxima de 50% b.u. e que o SO2 e o ácido lático são imprescindíveis para se obter germe de boa qualidade. / Abstract: Moisture content was measured at 15 steep times, from 10 minutes to 36 hours at 9 steep solutions made by combination between three levels of SO2 (0,0; 0,1; 0,2%) and three levels of lactic acid (0,0; 0,55; 1,0%). The solution of Fick's Second Law proposed by Crank (1975) was used to find the water effective diffusivity coefficients. The coefficients were in the order of 10-6cm2/s, and were up to 10 times faster them the values reported on the literature for diffusivity in the whole grain. Lactic acid decreased germ hydration during the first two hours of steeping and increased hydration at steeping time of 24 hours. SO2 decreased hydration for steeping time of 24 hours. On the second part of this work, 1kg of corn grains on the four treatments that showed to be of highest hydration and the conventional steeping treatment (36 hours, 0,2% SO2 and 1,0% lactic acid) were wet milled to recovery germ fraction. Percentage of germ yields, damages and oil content were determined and compared. Results showed that the first milling of the corn wet milling processes must occur only after the germ moisture content achieves approximately 50% w. b., and that SO2 and lactic acid are indispensable to obtain a high quality germ. / Mestre

Orientador: Célia Maria Landi Franco / Banca: Magali Leonel / Banca: Mieko Kimura / Resumo: O tratamento ácido-alcoólico tem sido proposto para modificar a estrutura do grânulo de amido e obter a máxima conversão de amido nativo em amido solúvel. Este amido modificado torna-se frágil quando submetido à moagem em moinho de bola produzindo pequenos cristais que podem ser usados como substitutos de gordura. Neste trabalho, características físico-químicas, estruturais e morfológicas de amidos tratados com ácido-etanol (0,36% HCl em etanol anidro por 1 e 12 h a 30, 40 e 50oC) submetidos ou não a moagem em moinho de bola por 1 h foram analisados e comparados. A recuperação dos amidos foi alta atingindo em média 98%, independente do tempo e temperatura de tratamento. A solubilidade aumentou com o aumento da temperatura e tempo de tratamento e os amidos tratados a 40oC/12h e 50oC/12h tornaram-se totalmente solúveis a 95oC. O tamanho médio dos grânulos de amido de mandioca reduziu com o aumento do tempo e da temperatura de modificação, passando de 25,2 mm para 20,0 mm após 12 h de tratamento a 50oC. A moagem reduziu o tamanho médio dos grânulos de amido nativo e daqueles submetidos a tratamentos ácido-alcoólicos mais brandos (1 h a 30 ou 40oC), enquanto o tamanho médio dos grânulos tratados por 12 h, independente da temperatura, permaneceu inalterado. Os grânulos de amido de mandioca, observados em microscópio eletrônico de varredura, apresentaram forma arredondada e após tratamento com ácido-álcool a 50oC por 12h antes e após moagem, mostraram superfície áspera e rugosa sugerindo erosão com conseqüente solubilização das camadas mais externas dos grânulos. Alguns grânulos mostraramse disformes sugerindo gelatinização parcial que foi mais intensa após moagem. O índice de cristalinidade relativa (IC) dos amidos, determinados por difração de raios- X, aumentou quanto maior o tempo e temperatura de tratamento, enquanto o teor de amilose... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Acid-alcohol treatment has been proposed to modify starch granule structure and obtain maximum conversion of raw starch into soluble starch. Acid-alcohol starch becomes fragile when submitted to the milling in ball mill producing small crystals, which can be used as fat substitute. In this work, physicochemical, structural and morphological characteristics of acid-ethanol cassava starch (0,36% HCl in anhydrous ethanol during 1 and 12 h at 30, 40 e 50oC) followed by milling in ball milling for 1 h were analyzed and compared. The recovery of the modified starches was high reaching 98% independent of time and temperature. The solubility increased with increasing of the treatment temperature and time, and after 1 h at 50ºC the modified starch became totally soluble to 95ºC. The average size of the cassava starch granules decreased with increasing of the treatment time and temperature from 25.2 µm to 20.0 µm after 12 hours of treatment at 50ºC. The milling decreased the average size of the native starch granules and those submitted to milder treatments (1 h at 30 or 40oC), while the average size of the starch granules treated for 12 h, independent of temperature, kept unchanged. From scanning electron microscopy, the native cassava starch granules presented round shape and smooth surface. After acid-ethanol treatment at 50oC for 1h, before and after milling, the granules displayed rough and exfoliated surfaces suggesting erosion with solubilization of the outer layer of the granules. Some granules treated at 50oC during 12 h showed deformed surfaces suggesting partial gelatinization of the starch that was more intense after milling. Relative crystalline index (CI) of the starches, determined from X-ray diffraction, increased with increasing of the treatment time and temperature, while the amylose content, intrinsic viscosity and pasting viscosities decreased... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A usinagem é um dos processos de fabricação mais utilizados mundialmente. Com destacada importância no setor industrial, este processo se encontra em contínua evolução com o surgimento de novos materiais (com propriedades melhoradas), novas ferramentas (mais resistentes ao desgaste e de custo reduzido) e novas máquinas (mais rígidas, mais precisas e com maior nível de tecnologia embarcada). Neste contexto surgiu a usinagem com altas velocidades de corte que, apesar do surgimento na década de 1930, tem pesquisas realizadas no meio acadêmico e industrial, mais aberta e divulgadamente, há cerca de 20 anos. Entretanto, a maioria dos trabalhos refere-se, de um modo geral, a estudos sobre produtividade, custo, desempenho de ferramentas e máquinas-ferramentas, entre outros. Poucos estudos procuram investigar possíveis efeitos desse tipo de usinagem na integridade superficial do produto usinado. Em função dessa lacuna e do aprimoramento de processo de obtenção de aços ferríticos com grãos ultrafinos (com refino de grão em toda seção transversal), este trabalho visou descobrir se há efeito do fresamento com alta velocidade de corte (High-Speed Cutting - HSC) sobre a rugosidade quantitativa e visual, sobre o campo de tensões residuais presentes na superfície (mensurados por difração de raios X) e sobre comportamento em fadiga (através de flexão em quatro pontos) da peça usinada. Observou-se que, quantitativamente, a rugosidade melhorou 63% quando comparada à usinagem feita sob condições ditas convencionais. De modo análogo, o campo de tensões residuais (de tração para ambas as condições convencional e HSC) foi reduzido em 73% e a resistência à fadiga para um determinado número de ciclos foi elevada, porém com limite de fadiga igual para todas as condições de usinagem. Em suma, do ponto de vista do desempenho, a usinagem HSC provém melhorias significativas ao componente usinado / Abstract: Machining is one of the most widely used manufacturing processes worldwide. With outstanding importance in the industrial sector, this process is continually evolving with the emergence of new materials (with improved properties), new tools (more wear resistance and low cost) and new machines (more stiffness, more precision and with a higher level of embedded technology). In this context came the machining with high speed cutting that, despite the rise in the 1930s, has researches conducted in academy and industry, with more emphasis, about 20 years ago. However, most of the works refers, in general, to studies on productivity, cost, performance of tools and machine tools, among others. Few studies seek to investigate possible effects of this type of machining on surface integrity of the machined product. Because of this gap on this subject and the enhancement of the process to obtain low carbon ferritic steels with ultrafine grains (with grain refinement throughout the whole cross section), this work searched whether there is effect of milling with high speed cutting (High-Speed Cutting - HSC) on the quantitative and visual roughness, on the residual stress field on the surface (measured by X-ray diffraction) and on the fatigue limit (by four point bending) of the workpiece. It was observed that, quantitatively and in average, the roughness reduced 63% when compared to machining done under stated conventional conditions. Similarly, the residual stress field (tensile for both conventional and HSC conditions) was reduced by 73% and the fatigue strength was improved, but with fatigue limit equal to all cutting conditions. In short, from the standpoint of performance, HSC machining brings significant improvements for the machined component / Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Coorientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Anselmo Eduardo Diniz / Mestre