Strategies for production of lipid particles in fluidized bed

Autor: Paulo, Bruna Barbon, 1992
Přispěvatelé: Prata, Ana Silvia, 1977, Ferreira, Almerindo Domingues, Alvim, Izabela Dutra, Nitz, Marcello, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Ana Silvia Prata, Almerindo Domingues Ferreira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Phase Change Materials (PCMs) são utilizados para o armazenamento de energia térmica, e se incorporados em embalagens alimentícias, podem aumentar a capacidade térmica e manter o produto na temperatura desejada. No entanto, a sua aplicação ainda é limitada devido à variação volumétrica que ocorre durante a transição de fase sólido-líquido, que implica em perdas e pode danificar a superfície onde são aplicados. A produção de PCMs na forma de partículas, com posterior recobrimento em leito fluidizado, pode ser uma alternativa eficiente para expandir a sua aplicação, apesar da susceptibilidade destes materiais mudarem de fase com o processo. Devido ao pouco conhecimento sobre o uso do leito fluidizado para esta finalidade, é interessante utilizar material com alto ponto de fusão, a fim de estabelecer bases para posterior expansão do emprego da tecnologia para outros materiais. A cera de carnaúba é um lipídio de origem vegetal e vem sendo estudada como potencial PCM, devido ao seu elevado calor de fusão e ponto de fusão. Deste modo, este trabalho abrangeu dois desafios: a estruturação da cera de carnaúba na forma de partículas e o seu recobrimento em leito fluidizado. A estruturação das partículas de cera de carnaúba foi realizada utilizando as técnicas extrusão dupla rosca a frio e dripping. As partículas produzidas foram caracterizadas em relação às propriedades físicas e térmicas importantes para fluidização. Apesar de similares características físicas e térmicas das partículas, a técnica extrusão foi significativamente mais vantajosa, já que apresentou elevada taxa de produção de partículas, com fácil controle de temperatura e limpeza. O recobrimento das partículas de cera de carnaúba foi realizado nas condições termo-fluidodinâmicas estabelecidas, e os polissacarídeos alginato de sódio, goma arábica, quitosana e maltodextrina foram utilizados como candidatos a material de recobrimento. A seleção de tais materiais foi baseada nas propriedades adesivas e reológicas, e posteriormente validada em ensaios de recobrimento. A propriedade adesiva foi avaliada com base no ângulo de contato obtido entre a cera de carnaúba e os candidatos a material de recobrimento. As suspensões contendo alginato de sódio e Eudragit® L30-D55 apresentaram o menor ângulo de contato ('teta' ¿= 40 °), e baixa viscosidade, e foram capazes de conter a variação volumétrica das partículas (eficiência de recobrimento = 55 %) quando submetidas ao aquecimento a 100 °C por pelo menos uma hora Abstract: Phase Change Materials (PCMs) are used for thermal energy storage, and if incorporated in food packaging, they can increase the thermal capacity and keep the product at the desired temperature. However, its application is still limited, due to the volumetric variation that occurs during the solid-liquid phase transition, and implies losses and may damage the surface where they are applied. The production of PCMs in particulate form and the subsequent coating in fluidized bed may be an efficient alternative to broad their application, despite the susceptibility of these materials to change phase with the process. Due to the little knowledge about the use of the fluidized bed for this purpose, it is interesting to use material with high melting point in order to establish bases for further expansion of the use of the technology for other materials. Carnauba wax is a lipid of vegetable origin and has been studied as a potential PCM because of its high heat of fusion and melting point. In this way, this work had two challenges: the structuring of the carnauba wax in the particulate form and its coating in fluidized bed. The structuring of the carnauba wax particles was performed using the cold extrusion and dripping techniques. The particles produced were characterized for the physical and thermal properties that are important for fluidization. Despite the similar physical and thermal characteristics of the particles, the extrusion technique was significantly more advantageous, since it presented a high rate of production of particles with easy control of temperature and cleaning. The coating of the carnauba wax particles was performed under the set thermos-fluid dynamics conditions, and the polysaccharides sodium alginate, gum arabic, chitosan and maltodextrin were used as candidates for coating material. The selection of such materials was based on the adhesive and rheological properties, and subsequently validated in coating tests. The adhesive property was evaluated based on the contact angle obtained between the carnauba wax and the coating material candidates. Suspensions containing sodium alginate and Eudragit® L30-D55 showed the lowest contact angle ('theta' ¿=40 °), and low viscosity, and they were able to restrain the volumetric particle variation of the particles (coating efficiency = 55%) when exposed to heating at 100 °C for at least one hour Mestrado Engenharia de Alimentos Mestra em Engenharia de Alimentos CNPQ 131522/2015-9 FAPESP 2015/11629-2
Databáze: OpenAIRE
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