Intensificação do processo de hidratação de triticale para produção de malte mediante a operação periódica

Abstract

Resumo: O triticale é a primeira espécie de cereal híbrido originária entre o trigo e o centeio. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a cinética de hidratação de triticale (cultivares IPR 111 e IPR Aimoré), mediante a operação periódica com a modulação da temperatura, comparada à operação isotérmica convencional, visando a produção de malte. Concorrentemente, foram observadas alterações da estrutura morfológica dos grânulos de amido e o processo de germinação ao longo do tempo (fases) de hidratação. Para entender a dinâmica do processo de hidratação foram empregados os modelos de Peleg, Difusão e Omoto-Jorge. A hidratação isotérmica foi realizada nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50 °C e a operação periódica foi realizada com a amplitude de 10 °C e período de 30 min. Mediante o ajuste dos modelos aos dados foi constatado que a elevação da temperatura proporciona um aumento na taxa de transferência de água no grão, sendo que o processo de hidratação é intensificado com a utilização da operação periódica. O modelo de Difusão apresentou os melhores resultados de qualidade do ajuste (R², P e RMSE). As propriedades termodinâmicas indicam um processo energeticamente não espontâneo e endotérmico para ambos os cultivares. As melhores condições experimentais para a germinação do triticale foram: cultivar IPR 111, hidratado tanto no processo isotérmico quanto no periódico, nos menores níveis de temperatura (20 °C ou 10-30 °C) e nos tempos de 660 min (Fases II) e 900 min (Fase III). A hidratação até 660 min proporcionou uma economia de aproximadamente 27% no tempo requerido quando comparado a 900 min. A aplicação da operação periódica (P30-A10) precisou de 540 min para atingir a umidade equivalente a 37,94% na hidratação isotérmica à 20 °C (660 min), representando uma economia de 18% no tempo requerido. Além disso, a utilização diferentes períodos e amplitudes (P10-A5; P16-A10; P24-A15) foi favorecida com o aumento da amplitude, visto que a combinação de P24-A15 reduziu o consumo energético da operação em 27,27% em relação a isotérmica a 20 °C (660 min). Os resultados do malte de triticale o caracterizam como malte especial, do qual pode ser aplicado na fabricação de cervejas escuras ou ainda na formulação de diferentes tipos de alimentos. A redução no tempo de hidratação demonstra que operação periódica é uma estratégia altamente promissora para a intensificação do processo de hidratação de triticale.

Abstract: Triticale is the first man-made cereal grain crop species originated between wheat and rye. The present work has aimed to evaluate hydration kinetics of triticale (IPR 111 and IPR Aimoré cultivars), under periodic operation with the temperature modulation, compared to conventional isothermal operation, to obtain the malt from triticale. Concomitantly it was observed morphological changes of starch granules structure and germination process of cultivates throughout hydration time (phases). To understand the hydration process dynamics, Peleg, Diffusion and Omoto-Jorge models were used. The isothermal hydration was evaluated at temperatures of 20, 30, 40 and 50 °C and the periodic operation was used with a thermal amplitude of 10 °C and period at 30 min. Through the models adjusted to the data was observed that the rise in the temperature provides a higher water transfer rate to the grain which was intensified by using periodic operation. The Diffusion model has shown better results obtained with regard to the fitting quality (R2, P and RMSE). The thermodynamic properties dictate a not spontaneous and endothermic process for both cultivars. The best experimental conditions to triticale germination were: IPR 111 cultivar, hydrated both of isothermal and periodic process, at lowest levels of temperature (20 °C or 10-30 °C) and in the times 660 min (Phase II) and 900 min (Phase III). The hydration up 660 min provided economy of 27% in the time required when compared to 900 min. The application of periodic operation (P30-A10) needed 540 min to achieve the moisture equivalent 37.94% to isotherm at 20 °C (660 min), representing an economy of 18% at the required time. Furthermore, the use of different periods and amplitudes (P10-A5; P16-A10; P24-A15) was favored with the increase in amplitude, since the combination of P24-A15 reduced the energy consumption of the operation by 27.27% in relation to isotherm at 20 ° C (660 min). The triticale malt results it characterizes as special malt, which can be applied in the dark beer manufacturing or yet being used in the formulation of different types of food. This reduction in hydration time shows that periodic operation is a highly promising strategy to improve the grain hydration process.