Abstract Cowpea is grown mainly in regions with a hot semi-arid climate, where other pulses do not develop satisfactorily. It is the 4th most produced pulse in the world, thus supplying the domestic and export markets. Following the trends of the food products market, a study was carried out to identify the best condition of the extrusion process, to transform these nutritious grains into quality expanded products and ready for consumption. The grains were decorticated and transformed into cotyledon flour. This flour was conditioned and the Evolum HT25 twin screw extruder feeder was adjusted to a rate of 7 kg h-1. A Box-Behnken 23 design was used, considering the following variables and levels: extrusion temperature from 100 °C to 140 °C (in the 7th to 10th zone), screw speed (300 to 700 rpm) and conditioning moisture from 12% to 16%. The temperature affected linearly and negatively (p ≤ 0.05) the sectional expansion index (2.65 to 7.64). The screw speed interfered linearly and positively (p ≤ 0.05) in the longitudinal (1.12 to 9.32) and volumetric (4.91 to 24.15) expansion index, and negatively with the water absorption index (3.05 to 3.86 g g-1). The screw speed (positive linear and negative quadratic), the moisture content (negative quadratic) and the interaction (positive) between the two interfered (p ≤ 0.05) in the water solubility index (25.89% to 33.85%). The hardness value (1.24 to 2.83 N) was affected (p ≤ 0.05) by screw speed (negative linear and positive quadratic), temperature (negative quadratic), moisture (positive quadratic), and interactions of moisture with temperature and screw speed. To obtain a hardness value close to that of commercial extrudates and high-water solubility, the maximum global desirability obtained was 0.81 for extrusion at 135.6 °C, 700 rpm and 12% moisture.

Resumo O feijão-caupi é cultivado principalmente em regiões de clima semiárido quente, onde outras pulses não se desenvolvem satisfatoriamente. É a quarta pulse mais produzida no mundo, abastecendo o mercado interno e de exportação. Seguindo as tendências do mercado de produtos alimentícios, realizou-se o estudo para identificar a melhor condição do processo de extrusão, para transformar esses grãos nutritivos em produtos expandidos de qualidade e prontos para o consumo. Os grãos foram descorticados e transformados em farinha de cotilédones. Essa farinha foi condicionada e o alimentador da extrusora de dupla rosca Evolum HT25 foi ajustado para uma taxa de 7 kg h-1. Um delineamento Box-Behnken 23 foi utilizado, contemplando as seguintes variáveis e níveis: umidade de condicionamento de 12% a 16%, temperatura de extrusão de 100 °C a 140 °C (da 7ª a 10ª zona) e velocidade das roscas de 300 a 700 rpm. A temperatura afetou linear e negativamente (p ≤ 0,05) o índice de expansão seccional (2,65 a 7,64). A velocidade das roscas interferiu linear e positivamente (p ≤ 0,05) nos índices de expansão longitudinal (1,12 a 9,32) e volumétrica (4,91 a 24,15), e negativamente no índice de absorção de água (3,05 a 3,86 g g-1). A velocidade das roscas (linear positiva e quadrática negativa), o teor de umidade (quadrática negativa) e a interação (positiva) entre essas duas variáveis interferiram (p ≤ 0,05) no índice de solubilidade em água (25,89% a 33,85%). O valor da dureza (1,24 a 2,83 N) foi afetado (p ≤ 0,05) pela velocidade das roscas (linear negativo e quadrático positivo), pela temperatura (quadrático negativo) e pela umidade (quadrático positivo), e pelas interações negativas da umidade com a temperatura e a velocidade das roscas. Para obtenção de valor de dureza próximo aos de extrusados comerciais e alta solubilidade em água, a desejabilidade global máxima obtida foi de 0,81 para extrusão a 135,6 °C, 700 rpm e 12% de umidade.

Resumo O ozônio tem sido usado, por muito tempo, na água como desinfetante, devido ao seu potencial oxidante. Visto que possui capacidade de se decompor rapidamente em oxigênio molecular, não deixando resíduo, apresenta vantagens importantes para uso. A decomposição do ozônio é afetada pela temperatura e pelo pH do meio, sendo que baixos níveis de pH e de temperatura aumentam sua meia-vida, o que pode levar a uma desinfecção mais eficiente. Com o objetivo de aumentar a eficiência da ozonização, este trabalho investigou o efeito da temperatura (8 ºC e 25 °C) e do pH (3,0 e 6,0) da água no tempo de saturação e na concentração do gás, empregando duas concentrações iniciais de gás (13,3 e 22,3 mg L-1). A concentração de saturação do ozônio aumentou conforme a temperatura e o pH do meio diminuíram, bem como com uma maior concentração inicial do gás (C0). As maiores concentrações de saturação 4,50 e 8,03 mg L-1 foram obtidas em pH 3,0 a 8 °C, com em C0 de 13,3 e 22,3 mg L-1, respectivamente. Este maior teor de ozônio pode resultar em maior eficiência de descontaminação dos produtos alimentícios, quando higienizados com água submetida a esse tratamento.

Abstract Ozone has been used for many years to disinfect water due to its oxidizing potential. Since it decomposes quickly into molecular oxygen, leaving no residue, it has important advantages for use. The decomposition of ozone is affected by the temperature and pH of the medium, low pH values and temperatures increasing its half-life, which can result in more efficient disinfection. With the objective of increasing the effectiveness of ozonation, this study investigated the effect of temperature (8 ºC and 25 °C) and pH (3.0 and 6.0) of the water on the saturation time and gas concentration, employing two initial gas concentrations (13.3 and 22.3 mg L-1). The concentration of ozone saturation increased as the temperature and pH of the medium decreased, as also with the higher initial gas concentration ( C0). The highest saturation concentrations were obtained at pH 3.0 and 8 °C (4.50 and 8.03 mg L-1 with C0 of 13.3 and 22.3 mg L-1, respectively). This higher ozone content could result in greater decontamination efficiency of the food products washed with this water.

Resumo O método de solução saturada tem sido um método padrão por muitos anos, mas existem várias desvantagens, incluindo longos períodos de equilíbrio, trabalho extensivo e crescimento de fungo em valores altos de atividade de água (aw). Foi investigada a validade do método dinâmico (instrumento de sorção automatizado), comparando-o às isotermas de equilíbrio solução saturada de dois alimentos (farinha crua e processada por extrusão de sorgo inteiro), bem como seus coeficientes de difusão. As isotermas de sorção variaram entre 11,3% e 84,3%. O tempo de equilíbrio para a maior atividade de água (0,843) foi de cerca de 30 dias para o método de solução saturada, consideravelmente mais longo que o método dinâmico (300 min). Para a farinha de sorgo crua, os valores do método dinâmico foram consistentes com os dados obtidos a partir do método tradicional, que podem ser confirmados pelas curvas e pelos valores monocamadas semelhantes (0,038 e 0,040 g de sólidos de água/g, para suspensão de sal e métodos dinâmicos, respectivamente). Para a farinha de extrudados de sorgo, os valores de umidade de equilíbrio foram maiores usando o método dinâmico, o que pode estar relacionado ao baixo coeficiente de difusão do material (ordem para 10-10). Sugere-se o uso de um método dinâmico como uma melhor alternativa ao método da solução saturada, a fim de determinar as isotermas de sorção de materiais alimentares à base de sorgo integral.

Abstract The saturated salt slurry method has been a standard method for many years, but there are several drawbacks, including long equilibration times, extensive labour and mould growth at high water activity (aw) values. The validity of the dynamic method (automated sorption instrument) was investigated by comparing it with the equilibrium isotherms obtained using the saturated salt slurry method for two food materials (whole sorghum raw flour and whole grain sorghum extrudates), as well as their diffusion coefficients. The sorption isotherms ranged between 11.3% and 84.3%. The equilibration time for the highest water activity (0.843) was about 30 days using the saturated salts method, considerably longer than using the dynamic method (300 min). For raw sorghum flour, the dynamic method values were consistent with the data obtained using the traditional method, which can be confirmed by the similar curves and monolayer values obtained (0.038 and 0.040 g water / g solids for the salt slurry and dynamic methods, respectively). For the sorghum extrudates, the equilibrium moisture values were higher using the dynamic method, which could be related to the low diffusion coefficient of the material (order of 10 -10). The authors suggest the use of the dynamic method as a better alternative to the saturated salt method in order to determine the sorption isotherms of whole grain sorghum-based food materials.

Resumo O processamento ao qual um material é submetido pode afetar sua estrutura física ou química, resultando em produtos com diferentes comportamentos higroscópicos. No presente trabalho, objetivou-se estudar as propriedades de adsorção de água do sorgo em diferentes formas de processamento: farinha crua (produzida pela moagem de grãos inteiros), extrusados (produzidos em extrusora de duplo parafuso) e farinha extrusada (obtida pela moagem dos extrudados). As isotermas foram obtidas usando o método instrumental automatizado. Os testes foram realizados em duplicata, a 25 °C, com valores de umidade relativa variando entre 11 e 84%. Os dados de adsorção de água foram bem ajustados ao modelo de GAB, mostrando altos coeficientes de determinação. O teor estimado de água da monocamada variou de 5,3 a 6,9 g de água por 100 g de material seco. As isotermas de sorção foram afetadas pelo tipo de processamento, sendo que o cozimento por extrusão resultou em produtos com menor valor de monocamada (menos higroscópico). O processo de moagem produziu valores de monocamada elevados, provavelmente devidos à degradação de algumas interações polímero-polímero, que expuseram sítios de ligação. Para garantir a estabilidade microbiológica, o teor de água nos materiais não deve ser superior a 6,9 g de água por 100 g de material seco para a farinha crua de sorgo; 5,3 g de água por 100 g para os extrusados de sorgo, e 6,7 g de água por 100 g para a farinha extrusada.

Abstract The processing to which a material is subjected can affect its physical or chemical structures, resulting in products with different hygroscopic behaviours. The present work studied the water adsorption properties of sorghum subjected to different types of processing: raw flour (produced by milling whole grain), extrudates (obtained using a double screw extruder) and extruded flour (obtained by milling the extrudates). The isotherms were obtained using an automated instrumental method. The tests were run in duplicate at 25 °C with relative humidity values ranging between 11 and 84%. The water adsorption data fitted the GAB model well, showing high coefficients of determination. The estimated water contents of the adsorption monolayer ranged from 5.3 to 6.9 g of water per 100 g of dry material. The sorption isotherms were affected by the type of processing, extrusion cooking resulting in products with less water in the monolayer (less hygroscopic). The milling process yielded high water contents in the monolayer, probably due to the breakdown of some polymer-polymer interactions, which exposed the binding sites. To ensure microbiological stability, the water contents in the materials should not exceed 6.9 g of water per 100 g of dry material for raw sorghum flour, 5.3 g of water per 100 g for sorghum extrudates and 6.7 g of water per 100 g for extruded sorghum flour.

Filmes provenientes de biopolímeros (polissacarídeos e proteínas) apresentam-se como alternativa ao uso de derivados petroquímicos, possibilitando a formação de matrizes contínuas, e a otimização de parâmetros como pH e tipo de plastificante pode resultar em materiais com propriedades melhoradas. Neste estudo, filmes de amido de mandioca produzidos por casting foram avaliados quanto a adição de extrato proteico de soja (EPS), glicerol e pH do meio. O aumento da concentração de EPS levou ao escurecimento dos filmes, ao aumento da solubilidade e aumentou o pH. O maior teor de plastificante e o menor pH elevaram a permeabilidade ao vapor de água (PVA). A menor PVA (0,057 g mm h-1 m-2 kPa-1) foi obtida com máximo teor de EPS (47%) e 13% de glicerol em pH 12. A força de perfuração variou de 0,08 a 2,78 N, sendo os maiores valores com adição de EPS e glicerol em nível intermediário (30%) em pH neutro. A maior deformação na perfuração (31,9%) ocorreu no teor de EPS mais baixo (13%) e de glicerol mais alto (47%). Considerando-se os fatores desejáveis: baixa PVA, baixa solubilidade e boa resistência mecânica, os filmes produzidos com 15,2% de EPS, 29,2% de glicerol em pH 6,1 foram os que mais bem atenderam a estas características.

Films from biopolymers (polysaccharides, proteins) are an alternative to the use of petrochemical derivatives, with possible formation of continuous matrices. Upon optimizing parameters such as pH and type of plasticizer, one may obtain materials with improved properties. In this study, cassava starch films produced by casting were evaluated concerning soybean protein extract (SPE) content, glycerol and varied pH conditions. Upon increasing the concentration of SPE, the films became darker, more soluble and the pH increased. The higher plasticizer content and the lower pH increased the water vapor permeability (WVP). The lowest WVP (0.057 mm g mm h-1 m-2 kPa-1) was obtained at the maximum content of SPE (47%) and 13% glycerol at pH 12. The puncture force ranged from 0.08 to 2.78 N and the highest values were obtained with intermediate level of SPE and glycerol (30%) at neutral pH. The highest puncture deformation value (31.9%) occurred at the lowest SPW content (13%) and highest glycerol content (47%). Considering as the desirable factors: low WVP, low solubility and good mechanical strength, one concludes that the films produced from cassava starch with 15.2% of EPS, 29.2% of glycerol at pH 6.1 exhibited the best performance.

A característica hidrofílica dos biomateriais a base de amido resulta em alta instabilidade diante de diferentes condições ambientais. O amido de aveia, por possuir um conteúdo maior de lipídios em relação a outros amidos, torna-se uma fonte interessante, uma vez que a hidrofobicidade aumentada pode atuar reduzindo sua capacidade de sorção de umidade. O objetivo do trabalho foi investigar o comportamento de filmes e laminados de amido de aveia, produzidos por casting e extrusão, respectivamente, plastificados com glicerol, sorbitol e ureia e armazenados em diferentes condições de umidade relativa. Mesmo com a presença do lipídio nativo, os materiais ainda mostraram instabilidade diante do aumento da umidade relativa de armazenagem, sendo observado um decréscimo na força e um aumento na deformação nos testes de perfuração. Em geral os biomateriais plastificados com glicerol apresentaram maior capacidade de sorção de água. O sorbitol foi o plastificante mais efetivo, pois produziu materiais com propriedades mecânicas similares aos outros plastificantes mesmo sendo usado em menor concentração molar. O processo de extrusão resultou em materiais finais com estruturas mais abertas e fragmentadas.

The hydrophilic character of starch-based biomaterials generates high instability under different environmental conditions. Oat starch shows an interesting alternative for starch films because it contains higher lipid content than other common starches. This increased hydrophobicity can act reducing the moisture sorption capacity. The objective of this study was to investigate the behavior of oat starch films and sheets produced by casting and extrusion, respectively, plasticized with glycerol, sorbitol and urea and stored at different relative humidity. Even with the presence of native lipid, the materials still showed instability upon increasing the relative humidity for storage. Under higher humidity, a decrease in strength and an increase in deformation in puncture tests were observed. Biomaterials plasticized with glycerol showed higher water sorption capacity. Sorbitol was the most effective plasticizer because it led to materials with similar mechanical properties to other plasticizers even at lower molar concentrations. The extrusion process resulted in final materials with more open, fragmented structures.

The aim of this study was to investigate the effect of thickness (between 80 and 120 µm) on apparent opacity, water vapor permeability and mechanical properties (tensile and puncture) of oat starch films plasticized with glycerol, sorbitol, glycerol:sorbitol mixture, urea and sucrose. Films were stored under 11, 57, 76 and 90% relative humidity (RH) to study the mechanical properties. It was observed that the higher the thickness, the higher was the opacity values. Films without the plasticizer were more opaque in comparison with the plasticized ones. Glycerol:sorbitol films presented increased elongation with increasing thickness at all RH. Puncture force showed a strong dependence on the film thickness, except for the films plasticized with sucrose. In general, thickness did not affect the water permeability.

An internal mixer connected to a torque rheometer was used to investigate the effect of moisture content (13.2 to 46.8 g.100g- 1), rotation speed (13.2 to 46.8 rpm) and processing temperature (53.2 to 86.8 °C), applying a factorial central composite design, on the specific mechanical energy (SME), pasting viscosity and crystallinity of cassava starch. Torque values were highly significant for the three variables, showing decrease with increasing moisture, temperature and rpm. The highest cold viscosity (CV) was obtained at 13.18 g.100g- 1 moisture, 86.87 °C and 30 rpm due to increased rupture of starch granules caused by processing at lower moisture condition. Peak viscosity (PV) values were higher than CV values which indicated that the processing was not able to destroy completely the molecular integrity of the starch granules. Smaller setback (SB) at high temperature and rpm and low moisture showed possible starch depolymerization causing loss of recrystallization capacity. Processing under low moisture content resulted in reduction of crystallinity. The results showed that the effect of moisture was more pronounced than rotation speed and processing temperature of cassava starch.

Este estudo caracterizou o amido de aveia da variedade IAC-7 quanto às suas características químicas, reológicas, funcionais e térmicas. O amido de aveia apresentou 1,36% de lipídios, 32,23% de amilose e baixa capacidade retrogradante (9,19% após 30 dias de armazenagem). Embora o amido de aveia tenha apresentado alto teor de amilose, sua baixa retrogradação pode ser devida à presença dos lipídios que, por impedimento estérico, dificultariam a reaproximação das cadeias poliméricas. O comportamento reológico das pastas de amido de aveia foi caracterizado como sendo pseudoplático. A baixa temperatura de gelatinização (64,71 °C) do amido de aveia também pode estar relacionada ao maior teor de lipídio deste amido.

This study characterized the chemical, rheological, functional and thermal properties of oat starch of IAC-7 variety. The oat starch showed 1.36% of lipids, 32.23% of amylose and low retrogradation capacity (9.19% after 30 days of storage). Although the oat starch has presented high amylose content, its low retrogradation may be due to the presence of lipids that by steric impediment could make it difficult for the polymeric chains to approach. The rheological behavior of oat starch was characterized as pseudoplastic. The low gelatinization temperature (64.71 °C) of the starch may be related to its higher lipid content.

Um delineamento fatorial incompleto 3³ foi utilizado para estudar o efeito do tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino associado à extrusão sobre algumas propriedades funcionais da fibra da casca de aveia. As variáveis do tratamento avaliadas incluíram teor de peróxido de hidrogênio (%), umidade da amostra (%) e temperatura de extrusão (ºC). A análise de variância (ANOVA) mostrou que a temperatura foi a variável mais importante para as propriedades de hidratação. Os maiores valores de capacidade de retenção de água (CRA) e volume de intumescimento foram obtidos na condição de 7% de peróxido de hidrogênio, 32% de umidade e 90ºC de temperatura, obtendo um incremento de 70% na CRA e 55% no volume de intumescimento. A medida instrumental de cor foi usada para analisar as modificações ocorridas neste parâmetro. O mais alto valor de luminosidade foi alcançado com maior nível de peróxido de hidrogênio (7%), obtendo-se, nessa condição, produtos mais claros. Ensaios realizados para controle mostraram que tanto a extrusão quanto o tratamento químico tiveram efeito nas propriedades avaliadas, e que o efeito conjunto foi superior ao de cada um isoladamente. As modificações ocorridas nas fibras foram acompanhadas indiretamente, através das propriedades de hidratação.

An incomplete factorial design with three independent variables at three levels of variation was used to evaluate the effect of the treatment with alkaline hydrogen peroxide concomitant with extrusion on some properties of oat hulls. The independent variables were hydrogen peroxide level, feed moisture and extrusion temperature. The dependent variables were water retention capacity (WRC), swollen volume (SV) and color. The analysis of variance showed that temperature was the most important variable for the hydration properties. The highest values of WRC and SV were obtained when oat hulls were processed in the condition of 7% hydrogen peroxide, 32% feed moisture and 90ºC extrusion temperature. Modified hulls had a WRC 70% higher and SV 55% higher than the untreated material. The instrumental measure of color was conducted to analyze the modifications promoted due to the treatment in this parameter. The highest value of brightness was obtained with 7% hydrogen peroxide. The modifications in the fibers were accompanied indirectly through hydration properties.