Abstract: The objective of the present study was to analyze the gelatinization curves of native starches extracted from the Criollo, Espino and Diamante 22 yam species. Methodologically, a rheometer and a rapid starch analyzer were used. It was found that the initial gelatinization temperature was higher for the Criollo and Diamante 22 species. The highest viscosity was obtained in the Hawthorn species. Finally, the Criollo and Diamante 22 species presented greater stability and less tendency to retro degradation favoring their use in foods that require to maintain a gel of stable consistency to cooking processes and in products that need cooling during their preparation. This suggests their possible use in food formulations that require fast development of viscosity and a gel of stable consistency.

Resumen: El objetivo del presente estudio fue analizar las curvas de gelatinización de almidones nativos, extraídos de las especies de ñame Criollo, Espino y Diamante 22. Metodológicamente, se utilizó un reómetro y un analizador rápido de almidón. Se concluye que la temperatura inicial de gelatinización fue mayor para las especies Criollo y Diamante 22. La mayor viscosidad se obtuvo en la especie Espino. Las especies Criollo y Diamante 22 presentaron mayor estabilidad y menor tendencia a la retro-degradación potencializando su uso en alimentos que requieran mantener un gel de consistencia estable a procesos de cocción y en productos que necesiten enfriamiento durante su preparación. Esto sugiere su posible uso en formulaciones de alimentos que requieran el rápido desarrollo de la viscosidad y un gel de consistencia estable.

Resumen Se estudiaron las propiedades tecnofuncionales de almidones extraídos de las especies de ñame Criollo, Espino y Diamante 22. Metodológicamente, se realizaron procedimientos analíticos siguiendo los métodos de distintos autores para calcular índice de absorción de agua (IAA), índice de solubilidad en agua (ISA), poder de hinchamiento (PH) y la sinéresis, seguido de estadística descriptiva y diseños experimentales para interpretación de los resultados. Se concluye que el ñame espino presentó el mayor IAA, 15,15 g gel/g muestra, a 90°C). El ISA fue similar para todas las especies. El PH se incrementa directamente en función de la temperatura, arrojando valores de 16,10 g gel/g muestra para las especies criollo y espino, en Diamante 22 el valor fue de 11,25 g gel/g muestra a 90°C. Todas las especies mostraron una disminución progresiva de la sinéresis, infiriendo que estos almidones podrían ser utilizados en la fabricación de alimentos que requieren mantener la humedad del producto.

Abstract This study is aimed at evaluating the techno-functional properties of starches from several yam species (Purple yam, Hawthorn yam and Diamante 22-type yam). Analytical procedures were performed according to the methods described by different authors in order to calculate water-absorption index (WAI), water-solubility index (WSI), swelling power (SP) and syneresis. Likewise, descriptive statistics and experimental designs for interpretation of the results were also performed. The results showed that Hawthorn yam has the highest WAI (15.15 g gel/g sample, at 90°C). While WSI was similar for all species, SP is dependent on the temperature with values of 16.10 g gel/g sample (Purple yam and Hawthorn yam), and 11.25 g gel/g sample at 90°C (Diamante 22-type yam). All yam species underwent progressive reduction in syneresis, which suggests that these types of starches could be used to manufacture foods that require maintaining moisture levels.

En este trabajo se evaluó el rendimiento de la producción de jarabes de fructosa a partir del almidón extraído de dos especies de ñame (Dioscorea alata var. Diamante y Dioscorea rotundata var. Espino). Se estableció un diseño experimental multifactor categórico completamente al azar con dos factores: concentración de sustrato en cinco niveles: 10, 20, 30, 40, 50% p/v, y la especie de ñame en dos niveles: Dioscorea alata, var. Diamante y Dioscorea rotundata, var. Espino. Para la obtención de fructosa, inicialmente se prepararon jarabes de glucosa por medio de hidrólisis enzimática del almidón de ñame, utilizando las enzimas de Novozymes®, alfa-amilasa Termamyl 120L (etapa de licuefacción) y aminoglucosidasa (AMG) 300L (etapa de sacarificación). En esta etapa los máximos equivalentes de dextrosa (ED) obtenidos son 98,28 y 96,84, para una concentración de sustrato del 30% p/v. Posteriormente se procedió a isomerizar los jarabes de glucosa a jarabes de fructuosa, utilizando la enzima inmovilizada Sweetzyme de Novozymes®. Los mejores resultados se alcanzaron a una concentración de sustrato del 30% p/v para ambas especies de ñame, las cuales presentan concentraciones de 220,57 y 210,36 g de fructosa/L, con conversiones de glucosa a fructosa de 71,46% y 67,28% para ñame Espino y Diamante respectivamente. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre las especies de ñame (D. alata var. Diamante y D. rotundata var. Espino), a un nivel de confianza del 5%, en cuanto a la producción de jarabe fructosado.

This investigation evaluated the yield of fructose syrup production from extracted starch of two yam species (Dioscorea alata, var. Diamond and Dioscorea rotundata, var. Espino). The experiment was conducted using an at random experimental design of multiple categorical factor analysis with two factors: a substrate concentration factor at five levels: 10, 20, 30, 40, 50% p/v and the yam species factor at two levels (Dioscorea alata, var Diamond and Dioscorea rotundata, var Espino). To obtain fructose, initially glucose syrups were prepared by enzymatic hydrolysis of yam starch using the enzymes of Novozymes®, alpha-amylase Termamyl 120L (liquefaction stage) and AMG 300L (saccharification stage). At this stage, dextrose maximum equivalents (ED) obtained were 98.28 and 96.84 for a substrate concentration of 30% w/v. In a later stage isomerisation from glucose syrups to fructose syrups using the immobilized enzyme Sweetzyme of Novozymes® was carried out. The best results were achieved with substrate concentrations of 30% p/v for both yam species, which showed fructose concentrations of 220.57 and 210.36 g/L with conversions of 71.46% and 67.28% in Espino and Diamond yams respectively. No statistically significant differences were observed between the yam species (D. alata var. Diamante and D. rotundata var. Espino) at a confidence level of 5%, regarding the production of fructose syrup.

Las condiciones del efecto de freído sobre la humedad y el contenido de aceite a distintos tiempos fueron estudiadas en dos variedades de ñame: Diamante 22 y Pico de Botella. Los datos experimentales se ajustan a un modelo exponencial de primer orden para la transferencia de humedad (r > 0,9) en ambos cultivares. El coeficiente de difusión de la humedad de las dos varie-dades de ñame, freídos a temperaturas de 140, 160 y 180 °C en tiempos de 1 a 9 minutos fueron de 8,11 ± 0,76, 8,21 ± 0,81 y 8,62 ± 0,71*10-9 m²/s, para la variedad Diamante 22, y 8,32 ± 0,82, 8,38 ± 0,78, 8,54 ± 0,84*10-9 m²/s para la variedad Pico de Botella, y la energía de activación fue de 24,43 kJ/mol para la variedad Diamante 22 y 21,27 kJ/mol para la variedad Pico de Botella. En los resultados obtenidos se observa que a 180 s y temperatura de 140 °C hay mayor absorción de aceite, teniendo en cuenta simultáneamente la pérdida de humedad en el orden de 0,377 kg de agua/kg de sólidos para Diamante 22 y 0,410 kg de agua/kg de sólido para pico de botella a 180 °C durante 540 s.

The effect of frying conditions on immersion on moisture loss and oil content were studied at different times in two yam varieties: Diamante 22 and Pico Botella. The experimental data adjusted itself to the first order exponential model for humidity transfer (r > 0.9) for both cultivars. The humidity diffusion coefficient for the two varieties of yam fried at 140°, 160° and 180°C for 1 to 9 minutes were 8.11±0.76, 8.2±0.81, and 8.62 ±0.71*10-9 m2/s for the Diamante 22 variety, respectively, and 8.32±0.82, 8.38±0.78, 8.54±0.84*10-9 m2/s for the Pico de Botella variety. Activation energy was 24.43 kJ/mol for the Diamante 22 variety and 21.27 kJ/mol for the Pico de Botella variety. The results showed that there was higher oil absorption after 180 s and at 140°C while taking into account 0.377 kg water / kg solid moisture loss for Diamond 22 and 0.410 kg water / kg solid Pico de Botella at 180°C for 540 s.

In the present study were measured some of the major mechanical properties and viscoelastic characteristics of two different varieties of yams, with the objetive of obtaining the data needed for certain calculations of process engineering, handling and storage of the product. Using an Instron machine, some different tests has been applied: puncture, uniaxial compression and bending in order to calculate the parameters: maximum stress of penetration, stress and strain at fracture, deformability modulus and the constants “a” and “b” from the Peleg model. It is concluded that the Pico de Botella cultivar has a fracture stress higher (0.57 MPA) than the Diamante 22cultivar (0.31 MPa) and also the degree of deformation at fracture is higher (32 % versus 21 %). In relation with the constants from the Peleg viscoelasticity model, there are no differences between cultivars, both having the same value of the asintotic stress (a = 0.43) and very similar for the relaxation stress rates (Pico de Botella, b = 0.03 and Diamante 22, b = 0.02) meaning that their structures are quite the same.

En el presente trabajo se midieron algunas de las principales propiedades mecánicas y características viscoelásticas de dos variedades de ñame, con el objetivo de obtener los datos necesarios para determinados cálculos de ingeniería de procesos, manipulación y almacenamiento del producto. Se utilizaron diferentes pruebas (penetración, compresión uniaxial y flexión o doblado), para calcular los parámetros: esfuerzo máximo de penetración, esfuerzo y deformación en la fractura, módulo de deformabilidad y las constantes “a” y “b” del modelo normalizado y linealizado de Peleg. Se concluye que la variedad Pico Botella presenta valores más elevados del esfuerzo de fractura (0.57 MPa) que la Diamante 22 (0.31 MPa) y que además la deformación a que debe someterse para provocar la fractura es también muy superior (32 % vs. 21 %). Sin embargo, en cuanto a las constantes del modelo viscoelástico de Peleg no existen prácticamente diferencias, alcanzando ambas variedades valores iguales del esfuerzo asintótico a = 0.43 y muy similares para la velocidad de relajación del esfuerzo, lo cual indica que la estructura de ambas es muy parecidas.

Carbonado é a denominação de um diamante policristalino opaco e de cor escura, naturalmente encontrado no Brasil e na República Central Africana. Artificialmente é possível produzir-se um diamante sintético policristalino do tipo carbonado. Devido a sua microestrutura constituída de muitos grãos, este diamante é mais duro e mais tenaz que os comuns. Assim, pode ser usado com vantagens em brocas para perfuração de petróleo e outras ferramentas resistentes à abrasão. O objetivo deste trabalho foi, pela primeira vez, produzir o carbonado no Brasil e apresentar suas características microestruturais. Este carbonado foi sintetizado a altas pressões e temperaturas utilizando grafite brasileiro no setor de Materiais Superduros da UENF. As características avaliadas o colocam como um material compatível para utilização em ferramentas de corte e perfuração.

Carbonado is the name given to a polycrystalline, opaque and dark color diamond, which is naturally found in Brazil and in the Central Republic of Africa. Artificially, it is possible to produce a carbonado type synthetic polycrystalline diamond. Owing to its microstructure, which is constituted by many grains, this diamond is harder and tougher than the common ones. Therefore, it can be used with advantage in petroleum perforation drill and other wear resistant tools. The objective of this work was, for the first time, to produce a synthetic carbonado in Brazil and to present its microstructural characteristics. This carbonado was synthesized at high pressure and high temperature, using Brazilian graphite, at the sector of Superhard Materials of the State University of the Northern Rio de Janeiro, UENF. The evaluated characteristics indicated that this carbonado is a proper material for cutting and drilling tools.