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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-30012016-180753
Documento
Autor
Nome completo
Edison Paulo De Ros Triboli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Gut, Jorge Andrey Wilhelms (Presidente)
Dacanal, Gustavo Cesar
Pacheco, Claudio Roberto de Freitas
Tadini, Carmen Cecilia
Telis, Vania Regina Nicoletti
Título em português
Estudo e otimização de processo de secagem de iogurte por atomização com secador em escala piloto.
Palavras-chave em português
Atomização
Delineamento experimental
Iogurte
Otimização
Secagem de alimentos
Resumo em português
A busca de novas soluções em produtos e processos guia o desenvolvimento da indústria de alimentos. Os produtos desidratados apresentam vantagens em relação à facilidade de manuseio, custos de transporte e armazenagem e, em geral, maior durabilidade quando comparados às suas formas hidratadas. O iogurte é muito bem aceito pela sociedade brasileira e, se desidratado, pode vir a ser utilizado como ingrediente em diversos alimentos industrializados, propiciando o desenvolvimento de novos produtos. Este trabalho procura estabelecer condições ótimas para a secagem de iogurte natural por atomização (spray drying) em equipamento com disco rotativo em escala piloto. A caracterização do sistema e de suas respostas foi feita com auxílio de projetos fatoriais e metodologia de superfícies de respostas. Por meio de otimização multiobjetivo foi determinada a fronteira de Pareto de soluções ótimas para um modelo ponderado com funções compostas de atributos de qualidade do produto cor, temperatura do ar de saída da câmara de secagem, span e umidade; e de índices de desempenho do processo, com base na quantidade de material seco quantidade de produto obtido, material retido na parede da câmara de secagem e perdas no equipamento. Em virtude da natureza do iogurte houve depósito de produto na parede da câmara, o que motivou a pesquisa de aditivos para auxiliar a secagem. Foi estudada a influência de maltodextrinas DE 5, DE 10 e EMPCAP -, goma acácia, leite em pó desnatado e sílica pirogênica. A sílica pirogênica interferiu na formação de pontes sólidas entre as partículas, reduzindo a quantidade de material depositado na parede e aumentando a recuperação de produto. Para condições operacionais de velocidade de rotação do disco de 26000 rpm, temperatura do ar de entrada na câmara de secagem de 160 °C e depressão na câmara de secagem de 140 mmH2O, as condições ótimas de processo foram encontradas nas seguintes vazões de alimentação de iogurte natural batido adicionado de 3% (m/m) de sílica pirogênica: para o ótimo de qualidade produto, 10,3 kg/h; para o ótimo de desempenho de processo, 3,5 kg/h; e para a condição de pesos iguais entre produto e processo, 6,2 kg/h. A comparação dos resultados previstos pela otimização e os verificados experimentalmente mostrou que o modelo proposto foi adequado.
Título em inglês
Study and optimization of yoghurt pilot plant spray drying.
Palavras-chave em inglês
Design of experiments
Drying of foods
Optimization
Spray drying
Yoghurt
Resumo em inglês
The search for new solutions in products and processes guide the development of the food industry. Dried products have advantages for ease of handling, transportation and storage costs, and in general, better durability when compared to their hydrated forms. Brazilian society accepts Yoghurt very well and, if dehydrated, could be used as an ingredient in many processed foods, promoting the development of new products. The aim of this paper is to establish optimal conditions for spray drying yoghurt on a wheel pilot plant atomizer. The system characteristics and outputs were established through factorial design and surface response methodology. Multi-objective optimization produced a Paretos optimal solution set for a weighted model built of composite functions. One composite function was consisted of product quality attributes: color, drying chamber output air temperature, span and moisture. The other composite function was made by drying process performance indexes: dry mass recovery, dry mass adhered on the wall and dry mass loss in equipment. The stickiness behavior of yoghurt led the search for drying aid additives. The influence of maltodextrins DE 5, DE 10 and EMCAP, acacia gum, skimmed milk powder and fumed silica was studied. Fumed silica has a negative influence in solid bridges formation between particles, thereby reducing the amount of dry mass adhered on the wall and increasing product recovery. For operating conditions of rotating speed of 26000 rpm, inlet air temperature of 160 °C and 140 mmH2O depression in drying chamber and a feed rate of beaten yoghurt with 3% (w/w) fumed silica concentration, optimal process conditions were found: product quality optimum, 10.3 kg/h; process performance optimum, 3.5 kg/h, and equal weights for product and process optimum, 6.2 kg/h. Experimental verification of the proposed optimization model suggests its adequacy.
 
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Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Data de Publicação
2016-02-02
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • TRIBOLI, E.P.D.R., and GUT, J.A.W. Study of Spray-dried Yoghurt Production in a Pilot-scale Equipment Using Drying Agents to Reduce Wall Deposition [doi:10.1515/ijfe-2015-0355]. International Journal of Food Engineering [online], 2016.
  • TRIBOLI, E.P.D.R., et al. Efeitos de aditivos na obtenção de iogurte em pó por meio de secagem por atomização em escala piloto. In XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Florianópolis, 2014. Anais do COBEQ 2014.São José : Mundo Gráfico, 2014.
  • TRIBOLI, E.P.R., and GUT, J.A.W. Study of spray dried yoghurt production in a pilot scale equipment. In AIChE Annual Meeting, San Francisco, 2013. AIChE 2013 Annual Meeting Conference Proceedings., 2013. Available from: http://www3.aiche.org/proceedings/Session.aspx?SessionID=24585.
  • SILVA, A. M. C. S., TRIBOLI, E.P.D.R., e GUT, J.A.W. Avaliação das condições de processamento de iogurte em pó obtido por atomização por meio de análises de cor. In 22 Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, São Paulo, 2014. 22 SIICUSP., 2014. Resumo.
  • TRIBOLI, E.P.D.R., e GUT, J.A.W. Uso de sílica pirogênica como aditivo melhorador da secagem por atomização de iogurte. In XXIV Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia de Alimentos, Aracaju, 2014. Anais do XXIV CBCTA.Aracaju : UFS, 2014. Resumo.
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