Estudo da separação triboeletrostática utilizando um sistema modelo e grão de bico para obtenção da proteína vegetal

Abstract

A demanda do mercado para produção de frações concentradas em proteína vegetal tem aumentado, com isso os estudos para obtenção desses produtos são necessários. O processo consolidado para a obtenção de proteínas é o método úmido, entretanto, não é um processo sustentável, além de alterar a estrutura nativa da proteína. Dessa forma, utiliza-se o método de fracionamento a seco cujo consumo de água e energia é menor, além de não afetar a estrutura da proteína. Essa metodologia possui suas limitações, uma delas é a menor concentração de proteína, porém para o desenvolvimento de alguns produtos não é necessário uma concentração alta de proteína. No estudo em questão foi selecionado o método de separação triboeletrostática, primeiramente utilizou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR) com as variáveis independentes fluxo de ar e voltagem das placas, para otimizar a concentração proteica em uma mistura de amido de milho e proteína do soro de leite. Nesse sistema modelo foi possível obter uma fração com 55,4% de proteína, um aumento de 207% em relação a mistura original que continha 18% de proteína. O alto fluxo de ar auxiliou a minimizar a formação de aglomerados e a menor voltagem das placas favoreceu a atração dos componentes mais carregados, como a proteína, evitando a contaminação da fração com carboidratos fracamente carregados. A realização dos testes com o sistema modelo foi essencial para compreensão do processo triboeletrostático para posteriormente os testes com a farinha micronizada do grão de bico, onde foram analisados os efeitos do tamanho de micronização da farinha e a umidade. Nessa segunda etapa dos testes foi possível observar que a redução da umidade auxiliou na dispersão da farinha micronizada de grão de bico, pois o mesmo possui um teor elevado de óleo. A aglomeração das partículas dificultou a separação, pois as partículas menores possuem um carregamento elétrico maior. Portanto, um estudo da secagem do grão de bico antes da moagem poderia resultar em uma melhor separação do amido da matriz proteica sem a necessidade de uma moagem intensa. Dessa forma, não ocorreria a aglomeração das partículas conduzindo a uma maior concentração proteica no processo de separação triboeletrostática.

The market demand for the production of plant-based protein concentrate has increased, requiring studies to obtain these products. The consolidated process for obtaining proteins is the wet method, however, it is not a sustainable process, in addition to affecting the native structure of the protein. Thus, the dry fractionation method is used, which consumes less water and energy, in addition to not affecting the structure of the protein. This methodology has its limitations, one of which is the lower protein concentration, but for the development of some products a high protein concentration is not necessary. In the present study, the triboeletrostatic separation method was selected, firstly a Rotational Central Composite Design (RCCD) was performed with the independent variables airflow and plate voltage, to optimize the protein concentration in a mixture of corn starch and whey protein. In this model system it was possible to obtain a fraction with 55.4% protein, an increase of 207% in relation to the original mixture that contained 18% protein. The high air flow helped to minimize the formation of agglomerates and the lower voltage of the plates favored the attraction of more charged components, such as proteins, avoiding contamination of the fraction with weakly charged carbohydrates. Carrying out tests with the model system was fundamental for the understanding of the triboeletrostatic separation process for later tests with micronized micronized chickpea flour, where the effects of flour micronization size and moisture were analyzed. In this second stage of the tests, it was possible to observe that the reduction of moisture improved the dispersion of the micronized chickpea flour, as it has a high oil content. The particles agglomeration made the separation difficult, as smaller particles have a greater electrical charge. Therefore, a study of chickpea drying before milling could result in a better separation of starch from the protein matrix without the need for intense milling. In this way, particle agglomeration would not occur, leading to a higher protein concentration in the triboelectrostatic separation process.