Profa. Carmen C. Tadini. Depto. de Engenharia Química Laboratório de Engenharia de Alimentos

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1 Profa. Carmen C. Tadini Depto. de Engenharia Química Laboratório de Engenharia de Alimentos

2 Universidade de São Paulo (1934) maior instituição de ensino superior e de pesquisa do país Escola Politécnica (1893) 464 docentes, 6700 alunos Depto. de Eng. Química (1961) 7 laboratórios de pesquisa (1999)

3 Laboratório de Engenharia de Alimentos

4 Laboratório de Engenharia de Alimentos Docentes: Carmen Tadini (Prof a. Titular) Jorge Gut (Prof. Dr.) Pedro Pessôa Filho (Prof. Dr.) Cynthia Ditchfield (Pós Doc) Pesquisadores: Cinco alunos de doutorado Quatro alunos de mestrado Quatro alunos de graduação com bolsa IC Funcionários técnicos: 2

5 Laboratório de Engenharia de Alimentos Infraestrutura: Padaria Piloto Laboratório de análise sensorial Analisador de textura Analisador de permeabilidade a O 2 Reômetro rotacional Pasteurizador tubular Pasteurizador a placas Homogeneizador Spray dryer Reofermentômetro Câmara climática Sorveteira contínua Evaporador a placas Liofilizador

6 Laboratório de Engenharia de Alimentos Destaques: 2004 Busca de soluções para a fome "Development of a biodegradable edible antimicrobial film for shelflife extension of food products" "Produção de purê de banana de alta qualidade a partir de frutas rejeitadas para comercialização"

7 Laboratório de Engenharia de Alimentos Produção ( ): 2 Pós-Doutoramentos 4 Doutorados 12 Mestrados 28 Artigos publicados em revistas internacionais 3 Patentes depositadas Financiamentos:

8 Laboratório de Engenharia de Alimentos LINHAS DE PESQUISA ATUAIS Embalagem ativa biodegradável Embalagem indicadora de ph Embalagem antimicrobiana Novos processos de industrialização de frutas Processamento contínuo de purê de banana Processamento contínuo de purê de manga Pasteurização mínima de suco de laranja Desenvolvimento de farinha de banana verde Pasteurização de água de coco por microondas Novos processos em panificação Pão pré-assado congelado e massa congelada Produtos elaborados com amido resistente Otimização da pasteurização de alimentos líquidos Modelagem e simulação em trocador a placas Otimização do processo Validação experimental

9 Embalagem ativa biodegradável à base de fécula de mandioca e aditivos naturais comestíveis

10 Introdução Motivação: Disposição de lixo por dia: ton ton ton Dispêndio diário com lixo: US$ Soluções: aterros sanitários, adoção de coleta seletiva, reciclagem de materiais, implantação de políticas públicas para a conscientização do problema Vilpoux & Averous (2003)

11 Introduçã o PHA PLA Embalagens biodegradáveis: uma solução interessante para as plásticas convencionais Maior fonte: amidos Nativos ou levemente modificados Isolados ou na forma de blends Tipos: Guilbert definiu três tipos: Polímeros de fontes vegetais isolados ou composto com polímeros sintéticos biodegradáveis Polímeros microbianos produzidos da fermentação de produtos agrícolas usados como substrato (Exemplo: PHA) Mono ou oligômeros polimerizados por meio de processo químico convencional e obtidos da fermentação de matérias primas agrícolas usadas como substrato (Exemplo: PLA) Vilpoux & Averous (2003)

12 Vilpoux & Averous (2003)

13 Amido Fontes: Cereais, legumes e turbéculos Aplicações: alimentos, papel, textil e adesivos. Estrutura: Polissacarídeo de unidades de glicose Duas macromoléculas: amilose e amilopectina Amilose: carboidrato de cadeia linear ou levemente ramificado baseado em ligações α(1-4). Amilopectina: Carboidrato de cadeia altamente ramificada baseado em ligações α(1-4) e também em α(1-6).

14 Características: Composição depende da origem: 20 % amilose 80% amilopectina Amilose e as regiões ramificadas da amilopectina formam a zona amorfa do grânulo Amilopectina é o componente cristalino dominante no amido natural

15 Composição de diferentes amidos Amido Amilose a Amilopectina Umidade b Diâmetro do Cristalinidade grânulo % % % µm % Trigo Milho Amido waxy < 1 99 n.d Amylomaize n.d Batata a determinado em base seca b determinado após atingir o equilíbrio a 65% UR e 20ºC Fontes: Shogren R. L. Effect of moisture and various plasticizers on the mechanical properties of extruded starch, Biodegradable Polymers and Packaging, Ching C., Kaplan D. L., Thomas E. L. Technomic Publication, Basel, 1993, pp Guilbot A., Mercier C. Starch, The Polysaccharides, Aspinal G. O. Academic Press, New York, 1985, 3 pp

16 Micrografias de grânulos de amido

17 Amido Plasticizado Fatores de desestruturação do amido: água temperatura T m ou ou T g Espuma Filmes

18 Amido Plasticizado Fatores de desestruturação do amido: Baixo conteúdo de água (< 20% b.u.) T m T degradação T m amido puro seco = ºC T deg amido puro seco = 220ºC Solução: adicionar um plasticizante não volátil T m

19 Amido Plasticizado TPS (thermoplastic starches) Processo: Quebra do grânulo de amido: Por casting Por aplicação de energia termomecânica Extrusão: energia térmica + mecânica Avérous (2004)

20 Amido Plasticizado TPS (thermoplastic starches) (Avérous al. 2000) Avérous et Amido de trigo (25% amilose e 75% de amilopectina) Glicerol Tg

21 Amido Plasticizado TPS (thermoplastic starches) (Avérous al. 2000) Avérous et Glicerol Tg

22 Amido Plasticizado TPS (thermoplastic starches) (Avérous al. 2000) Avérous et Amido + Glicerol Secagem 170ºC/45 min Mistura + Água resfriamento

23 Fécula de Mandioca DADOS: Maior produtor mundial: E.U.A. 14 milhões ton Brasil: 1 milhão de ton Matérias primas utilizadas no Mundo: Milho: 64% Batata-doce: 13% Mandioca: 11% (amido no Brasil (2005): 550 mil ton)

24 Fécula de Mandioca Fécula de mandioca: In Natura (62%): extraído da mandioca (polvilho doce). Modificada (18,2%): por meios físico, químico, enzimático ou combinados. POLVILHO AZEDO (10%): obtido por fermentação, largamente utilizado na indústria alimentícia para a fabricação de pães de queijo, biscoitos, roscas, brevidades SAGU (3,6%): parcialmente gelatinizado e de forma esférica. É consumido como sobremesa denominada "sagu" ou em forma de mingau. TAPIOCA: obtida pela secagem em tachos abertos, em pequenos grânulos irregulares a partir do amido de mandioca. Utilizada em alimentos na forma de mingau.

25 Embalagem ativa biodegradável Embalagem indicadora de ph Embalagem antimicrobiana

26 Embalagem biodegradável

27 Muito obrigada!