As enteropatias associadas ao glúten vem sendo pauta na atualidade. Com isso, a indústria alimentícia demonstra interesse em adaptar alimentos convencionalmente elaborados com farinha de trigo por farinhas isentas de glúten para atender a este nicho de mercado. Deste modo, este trabalho avaliou as características físico-químicas e centesimais da massa e do bolo tipo muffin com uso de farinhas integrais de arroz, sorgo vermelho e feijão carioca. O desempenho destas matérias-primas foi explorado através de um Planejamento de Misturas Simplex-Centroide de três variáveis independentes: farinha integral de arroz (x1), farinha integral sorgo vermelho (x2) e farinha integral de feijão carioca (x3). As variáveis dependentes avaliadas foram as propriedades físico-químicas e tecnológicas da massa e dos bolos. Os resultados foram avaliados utilizando como estratégia experimental a Metodologia de Superfície de Resposta (R2 > 0,80 e p-valor < 0,10). Observando os parâmetros que foram significativos e avaliando a desejabilidade dos parâmetros no bolo, o ponto otimizado foi obtido em uma formulação composta por 91 % farinha integral de sorgo vermelho e 9 % farinha integral de feijão carioca, sendo 75 % dos modelos matemáticos validados diretamente, com um grau de desejabilidade de 0,8784. O muffin otimizado apresentou alto teor de fibras alimentares, proteína e cinzas, sugerindo um produto com adequadas características nutricionais e potencialmente aplicável ao mercado consumidor.