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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40953| Título: | Modelagem preditiva para otimização de gorduras especiais em margarinas com ferramentas computacionais |
| Título(s) alternativo(s): | Predictive modeling for the optimization of specialty fats in margarine using computational tools |
| Autor(es): | Machado, Isaac Felipe |
| Orientador(es): | Cardoso, Flávia Aparecida Reitz |
| Palavras-chave: | Margarina Estimativa de parâmetros Modelos matemáticos Margarine Parameter estimation Mathematical models |
| Data do documento: | 1-Jul-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | MACHADO, Isaac Felipe. Modelagem preditiva para otimização de gorduras especiais em margarinas com ferramentas computacionais. 2026. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2026. |
| Resumo: | O presente trabalho propôs a aplicação de ferramentas computacionais e modelagens estatísticas para a previsão de parâmetros de gorduras com foco na formulação de margarinas. Para isso, utilizou-se o planejamento Simplex-Lattice de segundo grau na formulação de 14 blends lipídicos (F1-F14) a partir de óleo de soja, óleo de palma, estearina de palma e óleo de palmiste, abrangendo desde as matérias-primas puras, misturas binárias e ternárias. O heatmap de correlações revelou associação forte e positiva entre o PGM e os teores de sólidos a 35°C e 40°C (r próximo de 1,0), e a análise de componentes principais (PCA) mostrou que os dois primeiros componentes explicaram, respectivamente, 50,8% e 35,1% da variância total (cerca de 86% acumulados), reduzindo o sistema a dois eixos principais relacionados à dureza/saturados de cadeia longa e ao teor de láuricos/poli-insaturados. A partir da função de desejabilidade, a formulação F11 (33% de óleo de soja, 33% de óleo de palma e 33% de estearina de palma) foi identificada como a mistura ótima, com desejabilidade de aproximadamente 83%. Essa formulação foi empregada na produção de uma margarina piloto com 80% de fase lipídica, que apresentou teor de gordura de 81,87%, umidade de 16,20%, PGM de 47,20°C e SFC de 41,70%, 9,60% e 7,00% a 10°C, 35°C e 40°C, respectivamente — valores aproximados a mistura pura (PGM de 46,30°C; SFC de 40,60%, 8,40% e 6,70%), atribuídos ao processo de plastificação de margarinas. O perfil de ácidos graxos da margarina manteve-se predominantemente composto por ácido palmítico (37,03%), ácido oleico (29,21%) e ácido linoleico (22,22%), com teor residual de ácidos graxos trans de apenas 0,62%. Resultados experimentais consolidam a base de dados como aplicação de modelagem estatística a partir do perfil cromatográfico, curva de sólidos e ponto de gotejamento. A integração do planejamento experimental com modelos estatísticos obtêm-se potencial de reduzir significativamente a dependência de testes experimentais extensivos, contribuindo para a inovação e sustentabilidade na indústria alimentícia e para o desenvolvimento de margarinas estáveis e funcionais, alinhadas às demandas do mercado por alternativas zero trans e nutricionalmente adequadas. |
| Abstract: | The present work proposed the application of computational tools and statistical modeling for the prediction of fat parameters with a focus on margarine formulation. For this purpose, a second-degree Simplex-Lattice design was used in the formulation of 14 lipid blends (F1–F14) from soybean oil, palm oil, palm stearin, and palm kernel oil, ranging from pure raw materials to binary and ternary mixtures. The correlation heatmap revealed a strong and positive association between the MPT and solid contents at 35°C and 40°C (r close to 1.0), and principal component analysis (PCA) showed that the first two components explained 50.8% and 35.1% of the total variance, respectively (approximately 86% cumulative), reducing the system to two main axes related to hardness/saturated long-chain fatty acids and lauric/polyunsaturated content. Based on the desirability function, formulation F11 (33% soybean oil, 33% palm oil, and 33% palm stearin) was identified as the optimal mixture, with a desirability of approximately 83%. This formulation was used in the production of a pilot-scale margarine with 80z% lipid phase, which presented a fat content of 81.87%, moisture of 16.20%, MPT of 47.20°C, and SFC of 41.70%, 9.60%, and 7.00% at 10°C, 35°C, and 40°C, respectively — values close to those of the pure blend (MPT of 46.30°C; SFC of 40.60%, 8.40%, and 6.70%), attributed to the margarine plasticization process. The fatty acid profile of the margarine remained predominantly composed of palmitic acid (37.03%), oleic acid (29.21%), and linoleic acid (22.22%), with a residual trans fatty acid content of only 0.62%. Experimental results consolidate the database as an application of statistical modeling based on chromatographic profile, solid curve, and melting point. The integration of experimental design with statistical models shows potential to significantly reduce the reliance on extensive experimental testing, contributing to innovation and sustainability in the food industry and to the development of stable and functional margarines, aligned with market demands for zero trans and nutritionally adequate alternatives. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40953 |
| Aparece nas coleções: | CM - Programa de Pós-Graduação em Inovações Tecnológicas |
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