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Habilitation Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2017.tde-30092020-111108
Document
Author
Full name
Pedro Esteves Duarte Augusto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2017
Committee
Alencar, Severino Matias de (President)
d'Arce, Marisa Aparecida Bismara Regitano
Grosso, Carlos Raimundo Ferreira
Laurindo, João Borges
Tadini, Carmen Cecilia
Title in Portuguese
Contribuição ao entendimento do fenômeno de hidratação de grãos: caracterização, mecanismos, modelagem e melhoria
Keywords in Portuguese
Engenharia do processamento de alimentos
Hidratação
Novas tecnologias
Reidratação
Tecnologias emergentes
Transferência de massa
Ultrassom
Abstract in Portuguese
O processo de hidratação (ou reidratação) é uma operação unitária importante em alimentos secos, pois descreve e define suas propriedades e usos durante diferentes etapas do processamento e consumo, como trituração, extração, germinação, fermentação, cozimento e digestão. Além disso, em especial no caso de grãos, a hidratação é uma operação unitária lenta e realizada de forma descontínua (isto é, em lotes). Consequentemente, é no processamento industrial, sendo necessário estudos para sua melhoria. O presente trabalho descreve minha contribuição até o momento para o entendimento do fenômeno de hidratação de grãos. O trabalho foi desenvolvido de forma a caracterizar o comportamento de hidratação de diferentes grãos, propor mecanismos para descrever o processo, descrever matematicamente os dados obtidos e melhorar o processo utilizando diferentes temperaturas e a tecnologia de ultrassom. Demonstrou-se que a hidratação de grãos é um fenômeno complexo, cujos mecanismos exatos ainda são desconhecidos. Embora progressos recentes tenham avançado o conhecimento de sua descrição, em especial macroscopicamente, ainda existem diversos desafios para descrição microscópica. A absorção de água pelo grão (e transporte através deste) ocorre não apenas por difusão, mas também por outros mecanismos de transferência de massa, como a capilaridade. Ainda, as propriedades das diferentes estruturas mudam com a atividade da água, fazendo com que a água escoe através de rotas específicas e levando a diferentes comportamentos de hidratação. O melhoramento da hidratação pode ser conseguido através de diferentes abordagens. Neste trabalho são descritos o aumento da temperatura do processo e o uso da tecnologia de ultrassom. Vantagens e limitações são discutidas. Em resumo, o presente trabalho auxilia a compreensão do fenômeno de hidratação do grão. Entretanto, estudos adicionais são necessários para elucidar, compreender e descrever melhor os mecanismos, bem como melhorar o processo.
Title in English
A contribution to the understanding of the grain hydration phenomenon: mechanisms, modelling and enhancement
Keywords in English
Emerging technologies
Food process engineering
Hydration
mass transfer
New technologies
Rehydration
Ultrasound
Abstract in English
The hydration (or rehydration) process is an important unit operation for dried foods since it describes and defines their uses and properties during different processing and consumption steps, such as milling, extraction, fermentation, germination, cooking and digestion. Further, and especially for grains, the hydration is a slow and discontinuous unit operation (batch process). Therefore, its enhancement is desirable for the industrial processing. The present work describes my currently contribution for the understanding of the grains hydration phenomenon. The work was performed to characterize the hydration behaviour of different grains, proposing the mechanisms that describe the process, mathematically describing the obtained data and enhancing the process using different temperatures and the ultrasound technology. It was demonstrated that the hydration of grains is a complex process, whose exact mechanisms are still unknown. Although recent progress have offered new knowledge about the hydration description from the macroscopic point of view, there are still many challenges for microscopic description. The water absorption by the grain (and its transport through it) takes place not only by diffusion, but also by other mass transfer mechanisms, such as capillarity. Moreover, the properties of the different grain structures change with the water activity. Consequently, the water is transported through specific pathways, leading to different hydration behaviours. In addition, the hydration enhancement can be reached through different approaches. This work describes the use of heating (temperature increase) and the ultrasound technology to achieve it. In conclusion, the present work contributes to the understanding of the grain hydration process. However, additional studies are needed to elucidate, understand and better describe the involved mechanisms, as well as to improve the process.
 
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Publishing Date
2020-10-01
 
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