O documento descreve os processos de moagem, peletização e expansão no processamento de rações e seus efeitos nas características dos alimentos, principalmente no amido. A moagem fragmenta os ingredientes e favorece a absorção de água e temperatura durante o cozimento. A peletização comprime e aquece os ingredientes moídos. A expansão utiliza vapor para aumentar o volume dos grânulos. O processamento térmico pode melhorar a digestibilidade do amido, mas também causar danos às proteínas por desnaturação e reação de Maillard

1. Efeito do processamento térmico nas
características dos alimentos
Keysuke Muramatsu
Curitiba - 2011

2. Etapas no processamento de rações:
moagem, peletização e expansão

3. Moagem
Ingredientes com 10-14% de umidade são fragmentados o que
favorece:
-aumento da superfície de contato com o vapor (> Absorção de água, >
temperatura, > gelatinização)
-ruptura de alguns grânulos de amido que passam ser consideradas
“danificadas”
Bigliani - 2007

4. Moinho
Koch - 2002
Koch - 2002

5. Processo de peletização
Prensa Peletizadora
-Matriz da prensa
Rolo da prensa
Cutlip et al. (2008)

6. Processo de peletização
Fonte: OPERAÇÃO DE MATRIZES E CAPAS DE ROLO – 2005
Lara (200-)
Fonte: BEHNKE - 2005
Fonte: LOWE - 2005

7. Processo de peletização
Dados próprios (fotos Europa)- 2011
Dados próprios (fotos Europa)- 2011
•Condicionamento para peletização = cerca de 3-5% de adição de umidade

8. Processo de peletização
Stark e Ferket – S.D.
Stark e Ferket – S.D.

9. Expansão
Adaptado de Kahl home page - Prestløkken, Felleskjøpet Fôrutvikling – 199-

10. Expansão
Adaptado de Kahl home page - Prestløkken, Felleskjøpet Fôrutvikling – 199-
•Condicionador + expander = cerca de 4-6%

12. Processamento Térmico e
desempenho animal

13. Kidd et al - 2005

14. Não
melhorou
digest. ENN
O amido
estaria aqui...
Zelenka- 2003
Broiler finisher diet of the following composition (in g/kg): maize meal (600), wheat meal (110), soybean meal (170), sunflower meal (20),
meat-and-bone meal (50), torula yeast (30), supplementary premix (10), mineral premix (8), and sodium chloride (2). The mixture contained
949.6 g of organic matter, 216.2 g crude protein, 41.5 g crude fat, 26.6 g crude fibre, 665.3 g nitrogen-free extract and 20.750 MJ gross energy
per 1 kg dry matter.

15. Os aumentos na EM foram devido a
melhora na digestibilidade de qual
porção?
Não foram publicado dados
adicionais sobre ensaio de
digestibilidade
Moritz et al - 2005

16. Temperatura, umidade e pressão x
Características dos alimentos

17. De acordo com Serrano (S.D.) as seguintes alterações podem ocorrer nos
nutrientes durante o processamento de alimentos:
Amido
•Gelatinização, Retrogradação.
Proteína
•A proteína sofre desnaturação qdo submetida ao calor ou atrito
•Como consequência pode ocorrer insolubilização e inativação dessas proteínas (Urease,
Anti-Tripsina)
•Reações de Maillard
Lipidios
•Reações de oxidação e hidrogenação
•Processos onde existem forças de atrito consideráveis (extrusão) podem romper as
estruturas celulares facilitando o acesso das enzimas digestivas
Fibra dietética
•Maior solubilização das fibras insolúveis com o processamento térmico.

18. Características do amido
Snyder – s.d.
No endosperma córneo e periférico os granulos de amido estão
envolvidos por uma matriz protéica (prolamina – zeína - e gluteínas)

19. Características do amido
Grânulo
de amido
Endosperma
córneo Aleurona Cavidadade
Pericarpo do amido
Endosperma
periférico
Secção do Endosperma córneo
endosperma Aumento de 1000 x
Aumento de 200 x
Adaptado de Rooney e Pflugfelder - 1986

20. Matriz
protéica Corpúsculo
protéico
Endosperma farináceo - < protn.
Aumento de 4000 x
Grânulo de
amido
Endosperma córneo
Aumento de 2000 x
Adaptado de Rooney e Pflugfelder - 1986

21. Características do amido
P a ra m e t ro s Flint Dent Semi-dent Farináceo
Zea mays Zea mays Zea mays
Especie
indurata indenata amylacea
amarelo ou branca ou
Cor intermediário branca
vermelha amarela
endosperma duro endosperma
ocupa grande duro (51%) nos Características endosperma
Caracter.
parte (72%), parte lados e farináceo, intermediárias farináceo
farinácea reduzida no centro do grão.
E. vitreo
Estrutura E. amilaceo
Embrião
Foto

22. Características do amido
A-Amilose linear chain: α 1-4 linkages
B-Amilopectin: ramified structure
C-Amilopectin: α 1-4 and α 1-6 linkages
http://www.life.uiuc.edu/ib/420/syllabus/exams/images/starch.GIF
22

23. Características do amido
Ataque enzimático no
grânulo se inicia na zona
amorfa
Averous- 2007
Região Cristalina = parte linear das moléculas de amilopectina forma estruturas
helicoidais duplas, estabilizadas por pontes de hidrogênio entre hidroxila.
Região amorfa = cadeias de amilose e pelas ramificações da amilopectina

24. Características do amido
Cruz de malta ou Cruz de Nicols –
milho resultante da birrefringência.
É uma característica de estruturas
esfero-cristalinas e com
organização molecular
trigo
Por isso apresentam uma
resistência a entrada de água e
ação enzimática
Starches - 2009

25. Características do amido
Os canais conectam a cavidade interna
do grânulo de amido ao meio externo.
Grânulos de amidos de diferentes
vegetais podem não apresentar esses
canais (ex. batata). Fanon et al. 2004
Como facilitam a comunicação entre o
meio interno e externo do grânulo e
aumenta portanto a sup. de contato,
influenciam a digestibilidade ou a
gelatinização do amido?
Fannon et al. - 2004

26. Características do amido
Dimensões dos grânulos de amido nas diferentes espécies vegetais
Starch Species Granule Size Range (µm) Average size (µm)
Waxy Rice 2 - 13 5.5
High Amylose Corn 4 - 22 9.8
Corn 5 - 25 14.3
Sorghum 3 - 27 16
Wheat 3 - 34 6.5, 19.5
Potato 10 - 70 36
Satin - 2009
Percentual de amilose no amido de diferentes espécies
Starch Source % Amylose
Waxy Rice 0
High Amylose Corn 70
Corn 28
Waxy Sorghum 0
Wheat 26
Potato 20
Satin - 2009

27. Características do amido
Cereais tipo waxy:
•> amilopectina,
•< espessura do invólucro protéico

28. Características do amido
Temperaturas de gelatinização do amido de diferentes plantas
Amido Temperatura de gelatinização ºC
Milho 70-75
Sorgo 70-75
Arroz 68-75
Trigo 52-54
Cevada 61-62
Batata 56-69
Lauriston - 1996
Altas temperaturas ambientais no momento de enchimento do grão afetam
a síntese de amido (Tester - 1991):
•maior relação endosperma protéico:amido,
•grânulos menores,
•maior qtde de amilose

29. Etapas no processo de gelatinização do amido
Xie et al - 2006
Fase 1- Absorção lenta e reversível de umidade pelo grânulo de amido. Os
grânulos ainda mantém a birrefringência sob luz polarizada
Fase 2- Os grânulos continuam a absorver água e quando submetidos a um
aquecimento inicia-se o rompimento das interações intermoleculares. Quebra das
pontes de hidrogênio entre as duplas hélices, desorganização da zona cristalina
Fase 3 – Maior entrada de água, inchamento do grão, a água se liga aos grupos
hidroxila e o grânulo fica susceptível a ruptura pelo atrito.
Fase 4 – Rompimento da dupla hélice de amilopectina, fusão dos cristais,
rompimento dos grânulos com extravasamento da amilose

30. Temperatura de 30ºC Pouca
mudança nos grânulos de amido de
milho
Temperatura de 40ºC Início da
absorção de água pelos grânulos de
amido
Starch - 2009

31. Temperatura de 50ºC Ruptura das
pontes de hidrogênio presentes
entre as moléculas de amido e
maior absorção de água pelo
grânulo.
Starch - 2009
O processo de gelatinização se inicia na zona amorfa e vai gradativamente
se expandindo para a zona cristalina.
Qdo não existe água livre suficiente, a desestruturação da área cristalina é
menor e ocorre uma fusão do amido

32. Temperatura de 60ºC Absorção de
água pelo grânulo continua ficando
susceptível ao atrito
Temperatura de 60-70ºC
> Absorção de água, > extravasamento de
amilose (> digest)
Gelatinização de amido começa a ocorrer
Starch - 2009

33. Temperatura de 70-90ºC
Perda da birrefringência, maior
viscosidade, maior suscetibilidade a ação
enzimática. “Implosão” do grânulo.
Starch - 2009

34. Efeito da Secagem de grãos
Adaptado de Bhuiyan et al. (2010)
•Secagem Natural = secagem de grãos a 23% de UM por 3 dias sob o sol até 13% UM
•Os demais TTMs = secagem em estufa com ventilação forçada a 80, 90 or 100 °C por 24 h

35. Efeito do condicionamento e peletização sobre o amido
Abdollahi– 2010
A retrogradação (formação do amido resistente) ocorre quando as moléculas de
amido gelatinizado começam a se reassociar formando uma estrutura organizada
(Uribe et al. 2004). Na produção de rações ocorre quando existe um resfriamento da
massa.

36. Efeito do processamento sobre o amido
Moritz et al - 2005
Accordingly, all corn was ground through a hammer mill using a 1.59 mm (4/64 in.) screen prior to any
processing. Corn used for pelleting was steam conditioned using a short-term conditioner [0.31 × 0.91 m (1 ×
3 ft), 10 s retention time] set at a constant temperature of 65.6°C . Higher conditioning temperatures were
avoided to prevent pellet mill roll slippage or die blockage or both. Pellets were formed using a California
pellet mill [14] with a 4.76 × 31.75 mm (3/16 × 1.25 in.) die. Postpelleted corn was cooled for 10 min in a
vertical cooler using forced ambient air.

37. Valores altos de
digestibilidade ileal
do amido
encontrados neste
trabalho...
Quase igual a
digestibilidade fecal
Se considerar esses
valores, para aves
haveria ganhos de
digestibilidade com
gelatinização do
amido?
Necessidade de
pesquisa...
Weurding et al - 2001

38. Efeito do processamento sobre o amido
Peisker - 1996

39. Efeito do processamento sobre o amido
Independente do coeficiente de digestibilidade do
amido, um trabalho demonstra ganhos com o
Adaptado de Mateos et al.- 2005 processamento térmico do amido de milho para aves.
Duvida: será que o TTM térmico não favoreceu a
fermentação cecal... Ou em aves jovens a flora cecal
não estava tão desenvolvida para digerir o amido cru?

40. Efeito do processamento sobre amido e compostos nitrogenados
Abdollahi– 2010 A temperatura no sorgo piorou a digestibilidade de compostos nitrogenados e amido

41. Efeito da processamento sobre amido e compostos
nitrogenados
Veloso et al. (2005)
Durante a tostagem e extrusão, pode ocorrer a ruptura de ligações covalente e pontes
dissulfeto resultando em desnaturação de proteínas. Isso aumenta a acessibilidade de
enzimas para catálise. Por outro lado o super processamento pode reduzir o valor
biológico da proteína pela formação de reações de Maillard (Marsman, 1997).

42. Reação de Maillard

43. Temperatura e Umidade Altas → grupo amino livre, grupos amino epsilon de lisina
ligada a proteínas, grupos amino da tiamina, folacina, etc = Vulneráveis a Reação de
Maillard
Destruição da lisina pela reação de Maillard é cerca de 5 a 15 vezes maior do que os
demais aminoácidos e por isso é usada como um indicador da reação
Produtos Primários da Reação de Maillard: conhecidos como bases de Schiff ou
compostos de Amadori
N- (1-deoxy-D-fructosyl) lisina
N- (1-deoxy-D-lactulosyl) lisina
São compostos são desaminados pela microflora intestinal e não estão disponíveis para
mamíferos e aves (0-15% de biodisponibilidade da lisina) - Rutherfurd, 2007
Produtos secundários da Reação de Maillard (melanoidins – coloração marrom)
surgem na estocagem de produtos processados e ocorrem em situações normais de
armazenamento e de criação de animais, porém aumentam quando submetidos ao
calor, umidade alta (velocidade máxima a 40-70% de UM), alcalinidade (linear entre pH
3 a 8)
•“Exposure of a pig starter diet for one week in a hot nursery environment reduced
lysine bioavailability by about 12% “ (Mavromichalis et al., 2000).

44. Rutherfurd, 2007
Durante a análise de aminoácidos via HPLC, as ligações peptídicas são
hidrolisada pelo aquecimento da proteína em solução concentrada de ácido (6
M-HCl) a 110ºC por 24 h.
Como os produtos primários da reação de Maillard são revertidos de volta a
lisina, esse procedimento não é interessante para quantificar a lisina “intacta”
Para isso existe a guanidinação ou método da Homoarginina.
A lisina reage com a metil-lis-uréia para produzir a homoarginina que é estável a
ácidos. Assim é possível quantificar a lisina “intacta” ou reativa.

45. Rutherfurd, 2007
Assim a Guanidinação deve ser feita antes da hidrólise ácida de forma que toda a
lisina reativa seja transformada em homoarginina (os produtos primários da reção
de Maillard não reagem com a metil-lis-uréia). A guanidinação ocorre na presença
concentrada de metil-lis-uréia e alto pH e leva vários dias.
Durante a hidrólise ácida alguns compostos de Maillard primários revertem de volta
a lisina e compostos inespecíficos.
Após a hidrólise ácida quantifica-se a homoarginina a qual representa a lisina
intacta ou reativa.

46. Efeito da processamento sobre compostos nitrogenados
Thomas et al. (1997)
A desnaturação de proteínas requer água e calor (Smith and Circle 1978). Isto é
demosntrado acima: o alto conteúdo de água e o aumento na quantidade de vapor
adicionada promovem a perda na dispersibilidade e solubilidade protéica.

47. Efeito da processamento sobre compostos nitrogenados
Batal et al. (2000)

48. Efeito do processamento sobre compostos nitrogenados
Adaptado de Parson (S.D.)

49. Efeito processamento sobre extrato etéreo
Freitas et al. (2005)

50. Efeito processamento sobre extrato etéreo
Mateos e Grobas et al. (1993)
Lipidios
•Processos onde existem forças de atrito consideráveis (extrusão) podem
romper as estruturas celulares facilitando o acesso das enzimas digestivas
•Melhoria da digestibilidade de componentes intracelulares tais como
lipídios

51. Efeito processamento sobre extrato etéreo
Bookwalter et al. (1987)
Estes dados demonstram a efetividade do tratamento térmico a 97°C da
farinha de milheto na inativação de enzimas (lipase, etc) o que reduz a
ocorrência de hidrólise dos lipídios.
Em outros momentos a exposição do lipídio (ruptura celular) e o calor
podem propiciar a formação de peróxidos.

52. De acordo com Borges (2000), o tratamento térmico produz as
seguintes alterações na fibra:
A extrusão modifica a proporção de fibra insoluvel e soluvel da dieta, aumentando
a quantidade dessa última.
Essa modificação leva a dois efeitos importantes. Os nutrientes encapsulados pela
fibra insolúvel tornam-se disponíveis com um consequente aumento da
digestibilidade da matéria seca e, a própria fibra torna-se mais digestível no colón e
ceco dos animais. Porém aumenta a viscosidade da digesta (< digestibilidade)
BJORCK et al. (1984) apud BORGES (2000) estudaram os efeitos da extrusão no
conteúdo de fibra dietética e na degradação intestinal de subprodutos do trigo. Na
farinha de trigo crua 40% eram solúveis, enquanto que na farinha de trigo extrusada
foram encontrados entre 50-75% de solubilidade da fibra.

53. Caprita et al. 2010
Insolúvel
Estrutural
Insolúvel / solúvel
Estrutural
Solúvel
Estrutural
Solúvel
Não Estrutural
Solúvel
Não Estrutural
Solúvel
Insolúvel
Estrutural

54. Adaptado de Marsman - 1997
The uSBM with an initial moisture content of 25% was extruded with a torpedo screw containing
zero (Ex-0), four (Ex-4), or eight (Ex-8) rows of flights on the screw, enabling an increase in shear
forces.
With heaters on the barrel wall, the temperature of the product at the die was adjusted to 120 C.
The throughput was about 12 to 14 kg/h. After extrusion the samples were dried for 2 d at 40 C.

55. Adaptado de Marsman - 1997
Extrusion solubilized more cell wall material than toasting, which resulted in a higher
apparent ileal NSP digestibility.
The apparent ileal digestibility of NSP increased as a result of extrusion compared with
toasting (26.7 vs 11.4%). As monogastric animals lack the proper enzymes to
breakdown cell wall materials, the higher NSP digestibility after extrusion may be the
result of improved fermentation of cell wall components by bacteria in the gut.