Gustavo Cesar Dacanal.

A crocância é um atributo sensorial que define a qualidade de diversos alimentos, como biscoitos, frutas secas e vegetais crocantes, influenciando diretamente sua aceitabilidade pelo consumidor. Esse atributo está relacionado à estrutura do alimento e ao modo como ela se rompe durante a mastigação, gerando sons característicos que contribuem para a percepção de textura e qualidade. Sua origem está associada à matriz sólida do alimento, ao teor de umidade, à formação de poros e à emissão de ruídos de fratura durante a mastigação. Além disso, a análise detalhada do sinal acústico, combinada a parâmetros mecânicos e estruturais, pode auxiliar na classificação da crocância. Contudo, ainda há carência de métodos quantitativos robustos que prevejam a percepção humana da crocância a partir de dados físicos e acústicos, dificultando o desenvolvimento de produtos com textura desejável. Esta proposta investiga a hipótese de que a integração de sinais acústicos, medições de textura, caracterização da porosidade e estrutura sólida permitirá classificar e quantificar a crocância de alimentos de forma objetiva, via redes neurais artificiais. Estudos preliminares já mostram correlação entre parâmetros mecânicos, perfis espectrais do ruído e a avaliação sensorial da crocância, e a literatura demonstra que técnicas de aprendizado de máquina têm obtido sucesso em problemas complexos de classificação sensorial. A estratégia metodológica envolve: obtenção de amostras comerciais e laboratoriais; análise da porosidade via estereomicroscopia e imagem; registro do ruído de mastigação; extração de coeficientes acústicos (MFCC) e parâmetros mecânicos; uso de redes neurais (MLP, CNN) para correlacionar essas variáveis e predizer a crocância percebida. Espera-se, assim, fornecer base científica para o desenvolvimento otimizado de alimentos crocantes, contribuindo para a indústria e para a ciência sensorial.

Coordenador: Prof Dr Paulo Jose do Amaral Sobral. O interesse em filmes de biopolímeros é crescente. O 1 motivo foi a substituição de plásticos por filmes biodegradáveis. E, pela oportunidade de ativar filmes com incorporação de princípios ativos, e recentemente, em bi-camada. Pesquisas envolvendo o uso de emulsões, como carreadores de princípios ativos, e/ou de nanopartículas, como carga de reforço, também ganharam importância. Pretende-se estudar a aplicação de princípios ativos aquosos ou apolares encapsulados em emulsões, e de nanocelulose em filmes e recobrimentos de gelatina, quitosana e amido, em superfícies tratadas com plasma frio.

A secagem convectiva é tradicionalmente utilizada para desidratar alimentos "in natura" e processados, a fim de reduzir o volume e atividade de água, o que possibilita o fácil transporte e armazenamento. Durante a secagem, os alimentos sofrem redução de volume de acordo com a perda de umidade, resultando no encolhimento destes materiais. Dependendo das condições operacionais (temperatura, velocidade e umidade do ar), o empacotamento da matriz solida é alterado, resultando na alteração do modulo de elasticidade destes sólidos. Neste trabalho será estudado a crocância de alimentos secos, tais como biscoitos, snacks e fatias de frutos e vegetais desidratados. Os materiais alimentícios secos serão acondicionados em dessecadores contendo sais que deverão condicionar a umidade relativa do ar. A atividade de água do alimento será determinada de acordo com a umidade relativa de armazenamento. As medidas de volume serão realizadas por análise de imagem e picnometria. A presença de poros internos será relacionada à crocância (crispy) do material, e obtida por meio de análises de imagem em microscopia eletrônica de varredura. Os ruídos sonoros serão capturados em ensaios de compressão uniaxial, e o espectro de potência do sinal sonoro será obtido pelo método de transformada discreta de Fourier. Os perfis de compressão e ruído sonoro serão determinados por um dispositivo de alavanca manual, contendo um sistema de aquisição de dados via Arduino. Os espectros sonoros serão processados para análise em redes neurais, com o objetivo de predizer a qualidade e intensidade de crocância. Os resultados deste projeto poderão melhor descrever a relação entre o encolhimento, conteúdo de umidade e ruído de crocância.

A abóbora (Cucurbita moshata) é uma das hortaliças mais consumidas e cultivadas em todo o mundo. Trata-se de um vegetal apreciado devido às suas propriedades nutricionais, sendo excelente fonte de nutrientes e compostos bioativos, como os carotenoides. Porém a geração de grandes quantidades de subprodutos provenientes de seu processamento resulta em custo operacional para as empresas, além de ser fonte de contaminação ambiental. Esse projeto tem por objetivo o aproveitamento dos carotenoides presentes no resíduo do processamento da abóbora para obtenção de um pigmento com propriedades funcionais. O resíduo do processamento será avaliado quanto à composição centesimal e resíduos de defensivos. Deste será obtido um extrato rico em carotenoides que será avaliado quanto ao seu perfil cromatográfico, teor de carotenoides totais e atividade antioxidante. Em seguida, o extrato de carotenoides será seco por spray-drying e as partículas recobertas por spray-chilling. As partículas obtidas em spray dryer e as recobertas por spray chiller serão caracterizadas quanto ao teor de umidade, atividade de água, cor, densidade, higroscopicidade, isotermas de sorção, morfologia, solubilidade, difração de raios-x e tamanho e distribuição das partículas. Em seguida, será determinada a eficiência de encapsulação dos processos empregados. A estabilidade do carotenoide será verificada nas formas livre e encapsulada. Finalmente, as partículas mais promissoras serão aplicadas em um produto alimentício. Espera-se obter um produto de alto valor agregado, útil para a indústria de alimentos.

XXXVIII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2017 - Maringá - PR - 22 a 25/10/2017

Coordenador: Prof Dr Fernando de Lima Caneppele. Este projeto visa a continuar preenchendo a lacuna em nível nacional quanto às pesquisas em simulação via método de Boltzmann em rede (LBM, lattice Boltzmann method) de processos de interesse agroindustrial. Mediante sua realização, espera-se dispor de simuladores LBM para processos dinâmicos 2-D de interesse agroindustrial validados contra dados experimentais e/ou de operação real. Os simuladores LBM serão elaborados com base em um compromisso entre a aplicabilidade do modelo matemático e a complexidade/variabilidade dos mecanismos envolvidos. Em seu estágio atual de desenvolvimento, os simuladores LBM são capazes de lidar com processos dinâmicos (= regime não permanente) unidimensionais (1-D) modelados por equações diferenciais parciais (acopladas ou não), expressas tanto em termos de variáveis primitivas como adimensionais. Esta última formulação matemática agrupa concomitantes parâmetros de influência em um número menor de parâmetros adimensionais de modo a auxiliar as análises de similaridade bem como encurtar etapas de scale-up. Por outro lado, os simuladores LBM têm sido alimentados por informações que podem estar imbuídas de variabilidade com relação, por exemplo, aos coeficientes das cinéticas químicas, à composição dos efluentes agroindustriais a serem tratados, à máxima concentração de espécies a serem extraídas a partir de produtos naturais e à máxima capacidade de adsorção das colunas cromatográficas. Para o tratamento matemático das incertezas inerentes aos dados de entrada, a lógica fuzzy (lógica difusa) surge como ferramenta adequada, a qual tem encontrado aplicações em processos agroindustriais. O projeto de pesquisa ora proposto tem como objetivo geral dar continuidade e suporte quanto à introdução de melhorias aos simuladores LBM de processos de interesse agroindustrial. Por conseguinte, o projeto desenvolverá competências em simulação LBM enquanto ferramenta de engenharia para atividades de PD&I de processos de interesse agroindustrial.

Coordenador: Samantha Cristina de Pinho/ Bolsista: Matheus Andrade Chaves

A obtenção de partículas com propriedades específicas exige a aplicação de processos e métodos com embasamento científico adequado, principalmente quando se destinam à produção de ingredientes funcionais e com parâmetros de qualidade mais elevados, compatíveis com as exigências do consumidor. Os processos de aglomeração e recobrimento de partículas, em combinação com outros métodos, podem proporcionar o aprimoramento de ingredientes alimentícios em pó, por meio da alteração da morfologia, grau de compactação e incorporação de aditivos ou películas de revestimento. Os processos de aglomeração são amplamente utilizados para se alterar as propriedades de manuseio e dispersabilidade em líquidos, enquanto o recobrimento proporciona a proteção de ingredientes funcionais a ações químicas ou físicas. Em complemento aos estudos de obtenção de amido resistente a partir de farinhas de frutos e cereais, este projeto de pesquisa tem o objetivo de estudar os processos de aglomeração e recobrimento de partículas de amido de milho nativo, utilizando-se alginato de sódio e quitosana. Adicionalmente, pretende-se avaliar a possibilidade de produção de amido resistente tipo 1, o qual é caracterizado por apresentar-se como sendo fisiologicamente inacessível após a ingestão por humanos. Os processos de aglomeração e recobrimento serão estudados por meio dos processos ?dripping? e ?high shear?, com posterior secagem em estufa e leito fluidizado. As partículas desidratadas serão submetidas a diversas análises de caracterização, de forma a se determinar as possíveis alterações na microestrutura dos grânulos e investigação da resistência aos ensaios térmicos e hidrólise ácida. O projeto de pesquisa será desenvolvido no Laboratório de Fluidodinâmica e Caracterização de Sistemas Particulados (LAFLUSP), do Departamento de Engenharia de Alimentos da FZEA - USP.

A obtenção de produtos alimentícios exige a aplicação de métodos de conservação eficazes e econômicos com parâmetros de qualidade cada vez mais elevados provenientes das exigências do consumidor. A secagem convectiva com ar quente e em combinação com outros métodos proporciona um produto com preservação e inclusive melhora das propriedades nutricionais, funcionais e sensoriais. Além disso, causa um baixo impacto ao meio ambiente e baixa demanda de consumo energético, se comparado com o processo de congelamento. Estes métodos precisam de conhecimento e estudo profundo das propriedades de transporte de massa, calor, estrutura celular, cor, textura mecânica, reologia, entre outras, tanto para caracterização do produto (durante o processamento e armazenamento), como para desenhar o processo e os equipamentos de operação visando a aplicação industrial. A banana verde (Musa cavendishii, Var. Nanicão) que apresenta um elevado conteúdo de amido resistente e, dado o grande excedente de produção desse fruto no país, será submetida a diferentes processos de desidratação para obtenção de farinha com elevado parâmetro de qualidade, dentre elas a preservação da quantidade de amido resistente, o que confere ao alimento a classificação como funcional. A evolução das propriedades físico-químicas, funcionais e de microestrutura, será mediante ensaios específicos. Simultaneamente, para a modelagem das transferências é necessário avaliar a correlação das propriedades de transporte de calor e massa com a temperatura, para relacionar a determinação experimental das propriedades (condutividade e difusividade).

Os alimentos em pó são normalmente caracterizados por serem constituídos de partículas finas, coesivas e apresentam difícil dispersão em líquidos. Uma alternativa para melhorar as características do produto é o processo de aglomeração, ou granulação. A granulação é um processo de aumento de tamanho de partículas, que permite a produção de grânulos com adequadas fluidez e dispersão/dissolução em líquidos. O presente projeto de pesquisa tem como objetivo o estudo da fluidodinâmica, além da caracterização física e morfológica de partículas, durante os processos de aglomeração de particulados finos e coesivos (tipo Geldart C) em leito fluidizado pulsado. O projeto ainda propõe realizar a modelagem matemática deste sistema, por equações de balanço populacional, a fim de avaliar as alterações no kernel e constante do modelo mediante as variações na freqüência de pulsação. Os ensaios experimentais serão realizados na forma de planejamentos experimentais e/ou cinética de processos, que permitirão avaliar os efeitos das variáveis de processo e selecionar as condições ótimas ou de maior desejabilidade de processo. A modelagem matemática utilizará os modelos de balanço populacional, resolvido pela técnica de segregação, que incluem os parâmetros de crescimento e quebra de partículas. Também será estudada a influência dos diversos parâmetros operacionais na morfologia das partículas, utilizando-se para isso, diversos fatores de forma (circularidade, elongação, arredondamento e compacidade) e a relação da distribuição de tamanho e morfologia das partículas com as propriedades de instantaneização do material particulado (solubilidade e dispersabilidade).

Os processos de secagem em spray dryer permitem a desidratação de ingredientes e em muitos casos permitem a produção de sólidos particulados com composição química próxima à da suspensão inicial. Entretanto, as partículas obtidas por spray são finas, coesivas e apresentam difícil dispersão em líquidos. Uma alternativa para melhorar as características do produto é o processo de aglomeração, ou granulação.