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Orientador: Carlos Alberto Gasparetto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Neste trabalho experimental foi determinado o comportamento reológico da polpa de manga variedade Keitt na faixa de temperatura de 10°C a 60°C. A polpa integral foi produzida em planta piloto e refinada num "finisher" com peneira de 1,6mm. Foram também utilizadas a polpa integral centrifugada e a integral despectinizada. As análises reológicas foram conduzidas num reômetro Haake Rotovisco RV-20 com geometrias de cilindros concêntricos e de placas paralelas. Os reogramas foram descritos pelos modelos de Ostwaldde-Waelle (Lei da Potência), Casson, Herschel-Bulkley e Mizrahi-Berk na faixa de taxa de deformação 50-900s-1 e todas as amostras apresentaram comportamento pseudoplástico. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de cilindros concêntricos e de placas paralelas pq 45, com distância de 1,Omm, são os mais adequados à caracterização reológica das polpas ensaiadas. Os resultados também foram analisados em termos de viscosidade aparente, calculadas a partir do modelo de Mizrahi-Berk, através do qual foram ajustados os dados obtidos com cilindros concêntricos. O efeito da temperatura sobre os parâmetros reológicos que representam o índice de consistência (KM)foram ajustados, usando-se a equação de Arrhenius ln(KM) Al+Bl/T. Nos casos dos modelos de Mizrahi-Berk e Lei da Potência o índice de comportamento (nM)foi ajustado por uma função do tipo nM -A2+B2T. As polpas integral e despectinizada, a partir de 40°C, mostraram um aumento da viscosidade aparente Abstract: Experiments were conducted in order to know the rheological behaviour ofmango pulp (Keitt) in the temperature range lO-60°C. Whole pulp was produced at pilot plant and refined in a finisher with 1.6mmmesh. Whole centrifuged and whole despectinized pulps were also analysed. Rheometry was conducted with a Haake-Rotovisco RV-20 system using both concentric cylinders and parallel plate. Rheograms were fitted with models by Ostwaldde-Waelle, Casson, Herschel-Bulkley and Mizrahi-Berk for the shear rate within the range 50-900s-1, showing pseudoplastic behaviour for alI pulps. Aparent viscosity were obtained from calculations using the Mizrahi-Berk fitted parameters in to data produced with concentric cylinders. Consistency index (KM)of the best fitted models were described in terms of temperature using Arrhenius equation ln(KM) Al+Bl/T and the flow behaviour index (nM)was fitted to nM A2+B2T. Whole and despectinized pulps showed an increase in apparent viscosity beyhond 40°C Doutorado Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Rosiane Lopes da Cunha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: o comportamento reológico de guar ou xantana em polpa de maracujá foi avaliado através de testes em cisalhamento estacionário e oscilatório.Nesses experimentos,verificou-se que as curvas de escoamento desses biopolímeros foram melhores ajustadas pelo modelo de Herschel-Bulckley e que o modelo de Cross foi usado para a descrição dessas em um grande intervalo de taxa de deformação. Em sistemas de polpa de fruta, a xantana apresentou maior pseudoplasticidade e elasticidadedo que a guar. Além disto, o efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente de guar ou xantana,em polpa de maracujá, foi descrita por uma equação tipo Arrhenius e discutida em termos de energia de ativação. Nos sistemas MaG, esta energia decresceu com o aumento da taxa de deformação. Entretanto, em amostras MaX, a energia de ativação não variou com a taxa de deformação, porém apresentou uma redução com o aumento da concentração de xantana. O modelo generalizado de Maxwell foi usado com sucesso para descrever as características viscoelásticas das amostras estudadas. A análise de variância e Teste de Tuckey foram usados para avaliar o efeito do tempo de estocagem sobre as características reológicas, fisicas e químicas de guar ou xantana em polpa de maracujá. A estocagem não apresentou efeito significativo sobre a quantidade de sólidos solúveis, a acidez titulável total expressa como ácido cítrico, açúcares, pH, pectinas expressa como pectato de cálcio e cinzas.O estudo da cor da polpa foi feito usando o sistema Hunterlab L*a*b*, sendo verificado que a adição de sacarose ou polissacarídeos (guar ou xantana) modificou inicialmente a cor da polpa de maracujá. Além disto, houve degradação da cor de cada amostra em função do tempo de armazenamento, sendo que essa foi menor para as amostras com xantana do que as com guar. As mudanças nos parâmetros reológicos obtidos em cisalhamento estacionário (pseudoplasticidade, viscosidade aparente) e oscilatório (módulos dinâmicos, viscosidade complexa) foram observadas, principalmente, durante o segundo mês de armazenamento. As amostras sem biopolímeros (polpa integral e com açúcar) não apresentaram comportamento viscoelástico e a pseudoplasticidade foi alterada em função da formação de agregados dos componentes presentes, o que promoveu sinerese nessas amostras após o quarto mês de armazenamento. Nos demais sistemas estudados foi observado um aumento nos parâmetros reológicos (módulos dinâmicos e viscosidade aparente), o que foi associado à hidratação do polissacarídeo adicionado. Em polpa de maracujá, a xantana apresentou-se mais estável, enquanto a guar mostrou perda de elasticidade durante o tempo de annazenamento. A influência das concentrações de açúcares, ácidos orgânicos e sais (cálcio e potássio) sobre as propriedades reológicas (viscosidade aparente, pseudoplasticidade, viscosidade complexa e módulos dinâmicos) foi analisada utilizando-se um planejamento fatorial completo. O principal componente a influenciar o comportamento reológico desses sistemas foi a guar, sendo que a presença de pectina também altera, em menores proporções, estas propriedades. A presença de açúcares influenciou negativamente as propriedades reológicas citadas acima, o que foi associado ao efeito desidratante desse co-soluto. Os ácidos orgânicos tomaram as amostras menos viscosas (reduziram o valor de G") e reduziu o valor de pH, o que pode facilitar a cisão ácida da pectina. Em regime diluído (c < c*), a interação dos biopolímeros com os constituintes do meio foi observada em amostras com baixa concentração de polissacarídeos em polpas de frutas tropicais e em sistemas aquosos com co-solutos (açúcares e sais). Neste último, pode-se considerar que não houve alteração de viscosidade intrínseca de guar em. função da concentração de sacarose e do cloreto de sódio. Nos soros de diferentes polpas de frutas, a viscosidade intrínseca de guar e xantana mudou em função da composição do solvente. Sistemas com baixos valores de pH apresentaram maior influência sobre a viscosidade intrínseca de xantana enquanto o teor de sólidos solúveis foi o principal responsável pelas alterações dessa resposta em amostras com guar. As constantes de Huggins de guar em soro de fruta foi maior que em sistemas aquosos, indicando maior interação dessa macromolécula nos sistemasalimentícios. Abstract: The rheological behavior of guar and xanthan gums in passion tfuit pulp was evaluated by means of shear flow and oscillatory shear tests. Herschel-Bulckley model represented successfully biopolymers flow behavior and Cross model was used to describe those behaviors in a broad shear stress range. In pulp tfuit systems, xanthan gum showed more pseudoplasticity and elasticity than guar. Moreover, the effect of temperature on the apparent viscosity of guar or xanthan in passion fruit pulp was described by Arrhenius equation and discussed in terms of activation energy. In passion tfuit pulp - Guar systems, the increase in shear rate caused an energy decrease, indicating that as the shear rate increases the dependence of the apparent viscosity with the temperature decreases. However, for passion tfuit pulp - Xanthan systems the activation energy was not modified with shear rate, still it showed lower values with the increase of xanthan concentration. The generalized Maxwell model was successfully used to describe the viscoelastic characteristics of the studied samples. Variance analysis and Tuckey tests were used to evaluate the effect of storage time on the rheological,physical and chemicalcharacteristics of guar and xanthan gums in passion tfuit pulp. The storage did not show an effect on soluble solids content, total titrable acidity expressed as citric acid, sugars, pH, pectins expressedas calcium pectate and ashes. Color studies of passion tfuit pulp was performed with auxiliary of a Hunterlab L*a*b* system and it was verified that the addition of sucrose or polysaccharides (guar or xanthan) modified initially the color of passion fruit pulp. In addition, there was a degradation of samples color during the storage time, which was more pronounced in samples with xanthan. Changes in rheological parameters obtained in shear flow (pseudoplasticity, apparent viscosity) and in oscillatory mode (dynamic modules, complex viscosity) were observed mainly during the second month of storage. Samples without biopolymers (pure pulp e pulp with sucrose) did not show viscoelastic behavior and the pseudoplasticity was changed as aggregates were formed by the present components. This promoted the syneresis observed after the fourth storage month. In others studied systems, the increase of the rheological parameters (dynamic modules and apparent viscosity) were associated with the hydration of the added polysaccharide. Comparing guar and xanthan gums in passion truit pulps, xanthan appeared to be more stable during storage time, and guar gum lost elasticity during this period. The influence of sugars, organic acids and salts (calcium and potassium) concentrations on rheological properties (apparent viscosity, pseudoplasticity and dynamic modules) were analyzed using a complete factorial experimental designo The rheological properties were mainly influenced by guar concentration, and the effect of pectin on those properties was in a minor proportion. The presence of sugars affected negatively the rheological properties cited above, which was associated with the dehydrating effect of this cosolute. Moreover, samples showed lower viscous features (reduced Gil value) with organic acids addition, that reduces samples pH favoring acid breakage ofthe pectin molecule. In diluted regime (c

Orientador: Ming Chih Chiu Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O óleo de farelo de arroz, além de ser utilizado como alimento, é conhecido pelo seu atributo nutricional, devido a sua fração insaponificável rica em antioxidantes como os tocoferóis, tocotrienóis e em especial o ?-orizanol, que dão ao óleo uma maior resistência à oxidação e à deterioração. Além disso, diversos estudos mostram a habilidade destes compostos em reduzir os níveis de colesterol no plasma sanguíneo e em suprimir o crescimento de células cancerígenas. O refino dos óleos tem como finalidade a remoção de compostos, como ácidos graxos livres, gliceróis parciais (mono e diacilgliceróis), fosfolipídios não hidratávies, pigmentos, produtos de oxidação, metais, resíduos de proteínas, ceras, hidrocarbonetos, partículas e contaminantes químicos, porém este refino apresenta diversos inconvenientes, como a perda de nutrientes e antioxidantes naturais pelas altas temperaturas e longa duração das etapas do processo. A tecnologia de membranas vem ganhando destaque nos processos industriais, principalmente na tecnologia de alimentos, simplificando-os, reduzindo o consumo de energia e poluentes, devido à possibilidade de não adição de agentes químicos utilizados pelos processos tradicionais. O objetivo da primeira etapa do trabalho foi o estudo do desempenho de membranas poliméricas compostas por polifluoreto de vinilideno (PVDF) e poliestersulfona (PES) na aplicação da degomagem em miscela do óleo bruto de farelo de arroz utilizando um módulo de filtração tangencial de bancada, além de uma análise comparativa das técnicas de filtração de óleo em miscela com hexano e álcool etílico em condições de temperatura, velocidade tangencial e pressão constantes. A membrana PVDF com massa molar de corte (MMC) de 50 KDa em miscela com hexano (30/70 m/m) demonstrou maior retenção de fosfolipídios (95,5%) associada a um fluxo elevado de permeado (48,1 L/m2.h), para um fator de concentração de 1,40. O objetivo da segunda parte do trabalho foi o estudo da retenção dos ácidos graxos livres e compostos minoritários frente à nanofiltração em membranas de PES com MMC de 200 e 400 Daltons e em relação ao solvente álcool etílico absoluto e álcool etílico 95%. Observou-se que a presença de impurezas, como a cera, reduziu a eficiência da interação solvente/soluto no processo de desacidificação, havendo necessidade de uma etapa de deceragem do óleo. Comprovou-se que a adição de água no álcool etílico reduziu a perda de óleo no permeado, e preservou compostos nutracêuticos devido o aumento da interação solvente/soluto na desacidificação. Em relação a compostos de cor, clorofila e carotenóides observou-se baixa retenção, ainda menor no teor de clorofila devido a baixa interação destes compostos com o solvente e tamanho de poros utilizados Abstract: Rice bran oil, besides being used as food, is known for its nutritional attributes, owing to their unsaponifiable matter, rich in antioxidants tocopherols, tocotrienols and particularly ?-oryzanol. This especial composition provides the oil greater resistance to oxidation and deterioration. Additionally, several studies demonstrate the importance of these compounds in reducing cholesterol levels in blood plasma and suppressing growth of cancer cells. The refining of oils aims at removing compounds such as free fatty acids, partial glycerides (mono and diglycerides), phospholipids, pigments, oxidation products, metals, proteins, waxes, hydrocarbons, water, particulates and chemical contaminants. However, this refining has several disadvantages such as loss of nutrients and natural antioxidants due to exposure to high temperatures and long process steps. The membrane technology has been emphasizing in industrial processes, especially in food technology, simplifying processes, reducing energy consumption and pollutants, due to non-use of chemical agents. This work focused firstly, the study of the efficiency of the polymeric membranes composed of PVDF and PES on crude rice bran oil degumming, using in a tangential filtration. There were compared two oil micelle system, rice bran oil micelle with hexane and rice bran oil miscella with ethyl alcohol at constant conditions of temperature, tangential velocity and pressure. The PVDF membrane with 50 kDa in hexane miscella (30/70 w/w) showed greater retention of phospholipids (95.5%) associated with a high flow rate (48.1 L/h.m2) for a concentration factor of 1.40. The purpose of the second part of this work was to study the behavior of free fatty acids and minor compounds against nanofiltration process, using PES membranes with molar weight cut-off (MWCO) 200 and 400 Daltons and two micelle phases, with absolute ethyl alcohol and with ethyl alcohol 95%. It was observed that the presence of impurities, such as wax, reduced the efficiency of the solvent / solute interaction in the deacidification process, requiring a dewaxing step. It was shown that the addition of water in ethyl alcohol reduced the loss of oil in the permeate fraction and the nutraceutical compounds were preserved due to increased solvent / solute interaction in deacidification. In relation to color compounds, the membrane separation technology did not show reduction in chlorophyll content in retentate fraction, possibly due to no interaction of the solvent / solute. For carotenoids, it was observed a small reduction in the content of these compounds in the retentate fraction, which probably occurred due to the interaction of these compounds with the solvents used Mestrado Tecnologia de Alimentos Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Luiz Antonio Viotto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O uso da vinhaça, como fonte de nutrientes, matéria orgânica e água, foi uma das grandes revoluções no manejo da cultura da cana-de-açúcar. Ela é o principal efluente das destilarias de álcool e sua importância está também relacionada à economia de fertilizantes. A normativa P4.231 fez com que o setor sucroalcooleiro se preparasse para aplicar a vinhaça em distâncias maiores sendo que uma das soluções para o transporte de grandes volumes de vinhaça é o seu uso na forma concentrada nestas áreas. Em conseqüência do contexto estabelecido, o objetivo desse trabalho foi concentrar vinhaça por microfiltração (MF) seguido de ultrafiltração (UF) e nanofiltração (NF) direta. Os ensaios foram conduzidos em uma unidade laboratorial a 60ºC e 500 rpm. O desempenho dos processos foi avaliado através da retenção de sólidos totais e fluxo de permeado. Para MF, as membranas poliméricas de celulose (CEL) de 100 kDa e polietersulfona (PES) de 0,05 µm, foram submetidas às pressões de 1,8 e 2,6 até fator de concentração (FC) igual a 4, sendo o permeado direcionado para a UF, com membranas de CEL de 10kDa e 30kDa e PES de 10kDa, 30kDa e 50kDa, nas pressões de 3, 4 e 5 bar até FC igual a 2. Para NF direta, foram utilizadas as membranas de PES de 300 Da, 500 Da e 1000 Da, nas pressões de 15, 25 e 35 bar até FC igual a 4. Os resultados da MF mostraram retenções de 34% a 41% e fluxos de permeado estabilizados por volta de 34 kg/h.m² para a celulose de 100kDa e 17 kg/h.m² para a PES de 0,05 µm, a FC=4. O processo selecionado na MF e submetidos à UF foi a celulose 100 kDa a 1,8 bar. Os resultados mostraram que a concentração por MF seguida de UF teve baixa retenção mas foi efetivo para o preparo do permeado resultando em altos fluxos na UF. Maiores retenções de sólidos totais foram obtidas na NF direta, de 75 a 85%, que também apresentou retenções satisfatórias de minerais. Os fluxos na NF se estabilizaram por volta de 45 kg/h.m², com FC=4. Concluiu-se que os processos de NF direta apresentaram os melhores desempenhos quando utilizada a pressão de 35 bar. Tanto concentrados finais obtidos pela MF seguida de UF como o da NF direta podem ser utilizados para aplicação em áreas mais distantes das usinas visto que apresentaram concentrações de 3,2 e 7,8% de sólidos totais, respectivamente. Além disso, todos os permeados estéreis formados poderão ser concentrados posteriormente ou utilizados em outros processos Abstract: The use of vinasse as a source of nutrients, organic matter and water, was one of the greatest revolutions in the management of sugar cane crop. It is the main effluent from alcohol distilleries and its importance is also related to the economy with fertilizer. The technical guidelines P4.231 made the sugar cane sector to carry the vinasse to long-distance areas and a solution to reduce transportation costs is its use in concentrated form. Inside this context, the objective of this work was to study the concentration of vinasse by microfiltration (MF) followed by ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) directly. The process was carried out in a laboratory unit at 60ºC and 500 rpm. The process effectiveness was evaluated by the permeate flux and total solids concentration. For MF, the polymeric membranes used were cellulose 100 kDa (CEL) and PES 0.05 µm, at 1.8 and 2.6 bar until concentration factors (CF) of 4. Selected permeate from the MF was subjected to UF, for which 10 kDa, 30 kDa e 50 kDa molecular weight cut off PES and CEL membranes were evaluated, under three pressure conditions ( 3, 4 and 5 bar) until CF of 2. For NF directly, the membranes used were PES of 300 Da, 500 Da and 1000 Da, at 15, 25 and 35 bar until CF=4. Results of MF showed retention coefficients in the range of 34-41% and permeate flux stabilized around 34 kg/m².h for CEL and 17 kg/m².h for PES at CF=4. The selected MF process was cellulose 100 kDa at 1.8 bar. Results showed that the concentration by MF followed by UF had little changes on total solids retention, but was quite effective to prepare the permeate for concentration by UF, resulting in higher flux. Highest solids retentions were obtained in NF directly, 75-85%, and also satisfactory minerals retentions. The permeate flux stabilized around 45 kg/m².h at CF=4 for the NF. It was concluded that the best performance was with NF directly can allow its transportation to long-distance areas from distilleries with reduced costs, in which showed total solids concentrations of 3,2 and 7,8%, respectively. Also all sterile permeate may be concentrated and further used in other processes Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Luiz Antonio Viotto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O açaí é um fruto nativo da região Amazônica de grande interesse nacional e internacional devido não somente ao seu sabor mas, principalmente, por ser um alimento nutricionalmente completo e rico em compostos antioxidantes, entre eles as antocianinas, que estão relacionados à prevenção de doenças. As antocianinas são pigmentos naturais de interesse na indústria de alimentos por sua coloração atraente e funcionalidade, sendo o açaí uma fonte potencial de sua obtenção. A tecnologia de membranas apresenta-se como uma alternativa para a obtenção de compostos bioativos presentes em frutas, uma vez que permite a concentração de compostos sem mudança de fase, a redução do uso de produtos químicos e a proteção de compostos termicamente sensíveis. Neste trabalho, a polpa de açaí foi tratada enzimaticamente para que passasse, em seguida, pelo processo sequencial de micro, ultra e nanofiltração. Foram utilizadas membranas poliméricas planas de diferentes materiais e massa molecular de corte variando entre 0,3 e 150 kDa, e também uma membrana tubular com tamanho de poro igual a 0,2mm. Para o tratamento enzimático foram usadas as enzimas celulase e pectinase e, para que fosse estudada a melhor combinação dos parâmetros de concentração de cada enzima e o tempo de atividade enzimática que resultasse em bom fluxo de permeado na microfiltração em escala de laboratório, realizou-se um planejamento fatorial completo 23. Concluiu-se que o uso de 0,02 % (m/m) das enzimas celulase e pectinase e o tempo de 77,8 minutos de atividade resultou no mais elevado fluxo de permeado, atingindo-se 17,4 kg/m2.h, sendo tal condição aplicada para a realização da microfiltração em escala piloto. Da microfiltração realizada em planta piloto utilizando-se a membrana tubular de polipropileno (0,2mm) obteve-se fluxo de permeado a Fc=1,5 igual a 300 kg/m2.h e coeficiente de retenção de antocianinas igual a 34,5%. O processo de ultrafiltração, que utilizou como alimentação o permeado da microfiltração, resultou em um coeficiente de retenção de antocianinas igual a 94,5%. Nas nanofiltrações foi utilizado como alimentação tanto o permeado do processo de microfiltração como aquele resultante da ultrafiltração, e foram obtidas altas retenções de antocianinas, com valores de coeficientes iguais as 92,2 e 98,6%. Analisando-se os processos sequenciais realizados, concluiu-se que, considerando o objetivo de obter um composto com elevada concentração de antocianinas e com baixo teor de outros compostos, o retentado resultante da ultrafiltração (posterior à microfiltração em escala piloto) foi o que apresentou maior concentração de antocianinas, de aproximadamente 50 mg/100g, e, ao mesmo tempo, houve considerável redução dos demais componentes presentes na polpa, tais como sólidos, proteínas e gordura Abstract: The açaí fruit is a native fruit from the Amazon region with a great national and international interest due not only to the good and exotic taste, but mainly because it is a nutritionally complete food, rich in antioxidant compounds, including anthocyanins, which are related to the prevention of diseases. Anthocyanins are natural pigments of interest in the food industry for its attractive color and functionality, and the açai fruit is a potential source from we can obtain it. The technology of membrane is presented as an alternative for obtaining bioactive compounds present in fruits, since it allows the concentration of compounds without phase change, reduces the use of chemicals and protects the thermally sensitive compounds. In this study, the açai fruit pulp was enzymatically treated to pass, then, to a sequencial process of micro, ultra and nanofiltration. It was done by using flat membranes of different materials, and molecular weight cut off ranging from 0.3 to 150kDa, and also a tubular membrane with pore size equal to 0.2mm. For the enzymatic treatment were used pectinase and cellulose enzymes, and it was studied the best combination of the parameters enzyme concentration and time of activity of the enzyme that resulted in a high permeate flux in the microfiltration on a laboratory scale using an experimental design 23. It was concluded that the use of 0.02% (w/w) of the cellulose and pectinase enzymes and 77.8 minutes of activity resulted in the higher permeate flux, reaching 17.4 kg/m2.h, for this reason this condition was applied to the pilot-scale microfiltration. In the pilot-scale microfiltration (using a tubular polypropylene membrane with 0,2mm of the pore size) it was obtained a permeate flux at Fc=1.5 equal to 300 kg/m2.h, and retention coefficient of anthocyanins equal to 34,5%. The ultrafiltration process, that used the permeate of the microfiltration as feed, resulted in a retention coefficient of anthocyanins equal to 94.5%. As feed of the nanofiltration processes it was used the permeate of the microfiltration and also the permeate of the ultrafiltration, and it was obtained high retention coefficient of anthocyanins, which values were equal to 92.2 and 98.6%. Analyzing the sequencial processes, it was concluded that, considering the purpose of obtaining a compound with high anthocyanin content and low content of other compounds, the retentate of the ultrafiltration (after pilot-scale microfiltration) was that showed the higher anthocyanin content (approcimately 50mg/100g) and, at the same time, there was a considerable reduction in the other components present in the pulp, such as solids, protein and fat Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Este estudo teve como objetivo a degomagem do óleo de canola por ultrafiltração com membrana polimérica em sistema semi-tangencial com intuito de determinar a melhor membrana (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa) e condição de pressão em função dos parâmetros de fluxos de permeado (J) e retenção de fosfolipídio (Rc). Quatro abordagens diferentes de degomagem foram avaliadas: ultrafiltração do óleo bruto, ultrafiltração de miscela (óleo + hexano), microfiltração de óleo pré-tratado e degomagem convencional. Após a escolha da membrana e do tipo de degomagem foi realizado um estudo da ultrafiltração em escala piloto através de planejamento experimental, na qual foi avaliada a influência da pressão e a velocidade tangencial de escoamento nas respostas de fluxo e retenção de fosfolipídio. Os resultados mostraram que a membrana e o tipo de degomagem com melhor desempenho foi a ultrafiltração de miscela com PVDF 30 kDa, apresentando um fluxo de 36 L m-2 h-1 e Rc 86% em unidade de laboratório. Através do planejamento experimental realizado para ensaios na unidade piloto de filtração tangencial com membrana PVDF 30 kDa em miscela foram determinadas as condições ótimas de operação. Em 1,6 bar e 3,24 m s-1 foi obtido fluxo de 162 L m-2 h-1 e retenção de 88%. O estudo do comportamento de compostos minoritários frente à ultrafiltração em membranas de vários materiais demonstrou que para a membrana PVDF 30 kDa ocorreu a remoção de 79% de umidade; redução de 37% em pigmentos vermelhos e 27% de redução de clorofila. Em estudo comparativo de quatro métodos diferentes de degomagem foi observado que aquele realizado por ultrafiltração de miscela promove completa conservação de tocoferóis naturalmente presentes no óleo, enquanto que na degomagem convencional ocorre uma perda de 3,4%, induzindo a menores valores de Estabilidade oxidativa. Análise da membrana incrustada através da técnica de MEV revelou a presença de depósitos em toda superfície e a análise através da técnica de EDS evidenciou que além de compostos de carbono, elementos tais como Fe, Ca, K, Na e S estavam presentes em maior quantidade. A análise destes elementos por Espectrometria de Emissão Ótica com Acoplamento de Plasma Induzido (ICP-OES) nas amostras de óleo e na membrana evidenciou que ocorreu a concentração destes elementos no retentado e na membrana incrustada, bem como a redução de teores destes compostos no permeado, indicando que estes elementos são um dos componentes responsáveis pela incrustação Abstract: This study focused on degumming of canola oil by ultrafiltration using polymeric membrane at semi-tangential system with intention of determining the best membrane material (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa), condition of pressure to obtain better flux of permeate (J) and phospholipids retention (Rc). Four different degumming approaches were applied: ultrafiltration of crude oil, miscela ultrafiltration, microfiltration of pre-treated oil and conventional degumming. The results showed that the membrane and degumming approach with best results were the miscella ultrafiltration and PVDF 30 kDa membrane which presented 36 L m2 h-1 of flux and 86% of phospholipids retention at laboratory unit, semi-tangential system. After choosing the membrane and better degumming approach a study of ultrafiltration through an experimental design was performed to evaluate the influence of pressure and tangential velocity on the flux and retention of phospholipids responses. It was determined the optimized conditions and at 1.6 bar and 3.24 m s-1 it was obtained 162 m-2 h-1 of flux and 88% retention of phospholipids. The study of the behavior of minor compounds using ultrafiltration with different membranes demonstrated that the PVDF 30 kDa presented a reduction of 79% moisture, 37% on red pigments and 27% on chlorophyll. In a comparative study of four different degumming methods was observed that miscella ultrafiltration preserves total tocopherol naturally present on oil, while the conventional degumming looses 3.4% of this compound, which implies at lower value of oxidative stability.The SEM analysis performed on fouled membrane reveled presence of deposit on the whole surface membrane. EDS analysis evidenced that, besides carbon-based compounds, elements such as Fe, Ca, K, Na and S were present at higher amounts than others. The analysis of these elements by ICP-OES on the samples of oil and membranes showed that membrane processes concentrate these elements on the retentate and on the fouled membrane, leaving the permeate less concentrated than the feed. This indicates that the presence of those elements is one of the responsible for the fouling phenomenon Mestrado Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves, Luiz Antonio Viotto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A aplicação da tecnologia de membranas como método de separação, concentração e purificação de componentes está largamente difundida nos processos industriais de um modo geral, incluindo a indústria de alimentos. Em tecnologia de óleos, o uso de membranas como método de separação ainda não está totalmente estabelecido, entretanto esta tecnologia mostra-se com grande potencial no refino de óleos vegetais, cujas principais vantagens em relação ao refino convencional são o uso de condições térmicas mais brandas de processamento, menor consumo energético, maior retenção de compostos nutricionalmente desejáveis e diminuição da geração de efluentes. Desta forma, a utilização de membranas permite a produção de óleos vegetais de qualidade superior, indo de encontro aos anseios do mercado, e de forma ecologicamente correta, com diminuição do impacto ambiental pela menor produção de efluentes e racionalização da água, um recurso natural cada vez mais escasso. O presente trabalho teve como objetivos a análise do comportamento de seis membranas poliméricas planas frente à permeação com três diferentes solventes, água, etanol e hexano, assim como avaliar a resistência das mesmas face à exposição e filtração com hexano. Adicionalmente, foram selecionadas duas membranas para experimentos de degomagem de óleo bruto de girassol e de soja, variando-se a concentração de solutos na alimentação, pressão, temperatura e modo de filtração, verificando-se o desempenho das referidas membranas em relação à retenção de fosfolipídeos e ao fluxo de permeado. Os resultados mostraram que todas as membranas são resistentes ao hexano e que a maior eficiência na degomagem de ambas as matérias-primas foi obtida através da filtração tangencial em módulo piloto de ultrafiltração, e os fluxos de permeado aumentaram significativamente com o aumento da pressão operacional, sem prejuízo nos niveis de retenção de fósforo. Em ultrafiltração frontal de bancada, o aumento da temperatura e da pressão exerceram efeito positivo sobre os fluxos de permeado, sem mudança significativa sobre os níveis de retenção de fósforo Doutorado Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O Brasil é o principal produtor mundial de laranja e maracujá, frutas que após extração de seu suco geram resíduo com alto teor de fibra alimentar. Hoje se tem, nas sociedades ocidentais, grande carência deste nutriente nas dietas e grandes problemas ambientais com este resíduo ou bagaço, que representa cerca de 50% em peso dos frutos. Por outro lado, registra-se o aumento no interesse das indústrias pelo enriquecimento de alimentos com fibra alimentar e a falta de informações científicas quanto às características físicas das partículas e propriedades tecnológicas para processamento desse tipo de material. O objetivo deste estudo foi caracterizar as fibras utilizando técnicas clássicas do sistema de tecnologias de partícula, estudar as propriedades tecnológicas e composição química, avaliando os métodos de secagem convencional em leito fixo e liofilização. Os resultados da avaliação das frações de laranja (albedo, membrana carpelar e vesícula de suco) e maracujá (albedo) mostraram altos índices de fibra total e uma composição química (proteína, lipídios, cinzas, pH, umidade, acidez e atividade de água) adequada para enriquecer alimentos. A secagem convencional promoveu uma grande redução na microestrutura, mas não afetou as propriedades tecnológicas. Foi possível estabelecer tendência de comportamento do tamanho de partícula com a área superficial, a porosidade e a densidade. Portanto, o método de secagem convencional em leito fixo pode ser considerado viável como processo de preparação Abstract: Brazil is the main producer of orange and passion fruit which produce a large amount of fiber rich residue after juice extraction. Considering today¿s demand for dietary fiber supplementation and environmental pollution, it is a promising opportunity to research on the practical use of those residues which amounts to 50% of the fruit weight. This research work was aimed to evaluate physicochemical properties of those fibers which are of utmost importance in the technology of it¿s processing and use. Fibers were tray and freeze dryed in order to compare results from two different drying methods. Analysis showed high fiber content and protein, lipid, ash, moisture, water activity, pH and acidity compatible to utilization as ingredients in processed food. Surface area, porosity and density were strongly related to particle size. The conventional tray drying promoted a dramatic shrinking on the microstructure although not affecting properties of technological importance thus indicating this as a feasible process Doutorado Engenharia de Alimentos Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Este é um trabalho sobre a incrustação de proteínas de origem animal, b-lactoglobulina e ovoalbumina, sobre superfícies cilíndricas aquecidas, comuns nos equipamentos de tratamento térmico e de concentração por evaporação. A incrustação é um fenômeno de transferência de massa que é uma função da solubilidade dessas proteínas. Para descrever a cinética da incrustação foi desenvolvido um algoritmo de cálculo que teve como subsídio a solubilidade das proteínas. A solubilidade foi determinada experimentalmente na faixa de 40-60°C, incluindo a dependência do pH na faixa de 3,5 a 7,8 para a b-lactoglobulina e 6,0 a 9,0 para a ovoalbumina. O algoritmo foi desenvolvido para aplicação no interior de tubos cilíndricos permitindo um modelo matemático unidimensional, mais simples devido à simetria. O sistema de equações foi resolvido pelo método de diferenças finitas com a aplicação de um algoritmo desenvolvido na linguagem Fortran 77. Os resultados mostram que a solubilidade protéica depende da temperatura e do pH da solução e que a cinética de incrustação é dependente da temperatura do fluido e da sua vazão mássica. O tempo necessário para o decréscimo de 30% no raio interno do tubo foi menor para maiores valores de temperatura e vazão. A deposição das proteínas foi mais acentuada na região de entrada do tubo Abstract: This is a research work on b-1actoglobulin and ovalbumin fouling over cylindrical heated surfaces, present on heat transfer equipments and evaporators. Fouling is a mass transfer phenomenon which is a function of protein solubility. To describe fouling kinetics an algorithm was developed based on the protein solubility. The protein solubility was determined experimentally in the range of 40-60°C, including dependence with pH in the range of 3.5-7.8 for b-1actoglobulin and 6.0-9.0 for ovalbumin. The algorithm was developed for cylindrical tubes thus leading to a less complex one-dimensional mathematical model, due to symmetry. The system of equations was solved by the finite differences method with an algorithm developed in Fortran 77 language. Experimental results showed that protein solubility depends on the solution temperature and pH and the fouling kinetics was dependent on the fluid temperature and flow rate. The time needed for 30% decrease on the tube internal radius was smaller for higher values of both temperatures and flow rate. Protein deposition was more intense in the tube entrance Doutorado Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Ranulfo Monte Alegre Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A aplicação de reatores aír-lift em tratamento de águas residuárias é muito atrativa, pois estes reatores apresentam em relação aos convencionais, altas taxas de transferência de oxigênio do ar para água, com grande possibilidade de tratar águas com altas concentrações de carga poluidora com custos moderados. A utilização de venturis e bombas centrífugas para promover a aeração de reatores aír-lift, como forma de evitar o uso de compressores que são máquinas caras, pode tornar o uso destes reatores mais vantajoso, já que eles são equipamentos de custo baixo em comparação aos compressores. O objetivo deste trabalho foi estudar a utilização de venturi no tubo de alimentação de um do reator aír-lift, como forma de promover a aeração do mesmo, bem como determinar o coeficiente e a eficiência de transferência de massa da unidade de aeração. Com o objetivo de aumentar o coeficiente de transferência de massa, foram inseridas no tubo de alimentação do reator peças para reduzir a área de seção transversal do tubo, de forma a provocar o cisalhamento do líquido e bolhas de ar em circulação e conseqüentemente, aumentar a área interfacial de transferência de massa. Os experimentos foram realizados com vazões diferentes de líquido e ar, em três temperaturas com e sem a inserção das peças para promover o cisalhamento da mistura, no tubo de alimentação do reator. As medidas de concentração de oxigênio dissolvido foram realizadas através de eletrodo específico. Em algumas condições experimentais, com o uso de peças cisalhantes no tubo de alimentação do reator, o valor do coeficiente de transferência de oxigênio dobrou e a eficiência da unidade de aeração atingiu valores ao redor de 1,5 kg O2/kWh para água. Embora os experimentos tenham sido direcionados para estudar a transferência de oxigênio para a água, outras aplicações como carbonatação de bebidas, sulfitação de caldo de cana, etc. podem ser implementadas por este sistema. Abstract: The application of air-lift reactors in wastewater treatment is very attractive, when compared to the conventional ones, as they show high air to water oxygen transfer rates from, with great possibility of treating wastewater with high pollutants concentration with moderate costs. The use of venturis and centrifugal pumps as means of promoting air-lift reactors aeration, as a form of avoiding compressors use which are expensive machines, can turn the use of these reactors more advantageous, since those are equipments of low cost in comparison with the compressors. In this sense, this work aims at studing the effect of application of a venturi in the feeding tube of the air-lift reactor, as a form of promoting its aeration, as well as to determine the mass transfer coefficient and efficiency of the aeration unit. With the purpose of increasing the mass transfer coefficient, pieces were inserted in the reactor' s feeding tube to reduce its section area and promote the liquid and air bubbles shearing and, consequent1y, to increase the interfacial area of mass transfer. The experiments were accomplished with different liquid and air rates in three different temperatures, with and without shearing pieces into the feeding tube. The dissolved oxygen concentration were measured by means of a polarograph probe. In some experimental conditions, with the use of shearing pieces in the reactor' s feeding tube, the value of the oxygen transfer coefficient doubled and the aeration unit efficiency reached values up to 1,5 kg O2/kWh for water. Although the experiments had been made to study the air to water oxygen transfer, other applications like carbonation of beverages, cane juice sulphiting, etc can be done by this system. Doutorado Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Neste trabalho experimental foram analisados, em reômetro rotacional Haake Rotovisco RV-20, as polpas de manga Keitt integral, centrifugada e despectinizada e de abacaxi Pérola integral e centrifugado à temperatura de 30°C. Os ensaios foram conduzidos com dois sistemas de medida: cilindros concêntricos ZA-30 (sistema Couette) e placas paralelas com diâmetros de 45 mm (PQ45) e de 30 mm(PQ 30) com distância entre si de 0,5 e 1,0 mm. As polpas foram produzidas na planta piloto a partir de frutos cujo grau de maturação foi padronizado por ensaio de penetração em texturômetro. As amostras de polpa foram congeladas para armazenamento. O sistema de medida PQ45 com distância entre placas de 0,5 mm produziu taxas de deformação até 900 s-1 e foi o que melhor descreveu o comportamento de todas as amostras, menos a de manga despectinizada. Neste caso o melhor sistema foi o ZA-30 de cilindros concêntricos, porém a máxima taxa de deformação foi de 300 s-1. Todas as amostras ensaiadas apresentaram comportamento pseudoplástico e o melhor ajuste foi conseguido com o modelo de Mizrahi-Berk. Os resultados também foram apresentados na forma de relação entre a viscosidade aparente, calculadas pelo modelo de Mizhari-Berk, em função da taxa de deformação. Para as polpas de manga apresentou-se as relações de viscosidade aparente integral/centrifugada),(integral/despectinizada) e (centrifugada/despectinizada). Para as polpas de abacaxi apresentou-se a relação de viscosidade aparente (integral/centrifugada). Esses resultados mostram a variação relativa do comportamento reológico Abstract: This is an experimental research conducted with rotational rheometer Haake Rotovisco RV-20, for the analysis of whole, centrifuged and despectinezed mango (Keitt) pulp and whole and centrifuged, pineapple (Perola) pulp, all at 30°C. Two different measuring systems were used: concentric cylinders ZA-30 ( Couette ) and parallel plates with diameter of 45 mm ( PQ45 ) and 30 mm ( PQ30 ) with two different gap of 0.5 and 1.0 mm. Pulps were produced in a pilot plant from fruits with similar degree of ripeness as standardized with a penetration texturometer. The material was plate frozen for storage. The measuring system PQ-45 with gap of 0.5 mm produced shear rates up to 900 s-1 and showed better performance to describe all samples but despectinized mango pulp. For this case the best was the ZA-30 concentric cylinders giving a maximum shear rate of 300 s-1. All samples showed pseudoplastic behavior with the best fit produced by the Mizrabi-Berk model Rheometric. results were also presented as apparent viscosity ratio, calculated from the Mizrahi-Berk fit, versus shear rate. For mango the ratio were presented as (whole/centrifuged), (whole/despectinized) and (centrifuged/despectinezed). For pineapple the ratio was for (whole/centrifuged). Those results show the relative effect of the main constituents on the rheological behavior Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Neste trabalho foi estudado o comportamento reológico de sucos de abacaxi e manga produzidos em laboratório sob a influência de diferentes teores de sólidos insolúveis suspensos, que compõem a polpa. Diferentes teores de sólidos insolúveis foram obtidos com o fracionamento da polpa, através de peneiras padrão com aberturas de 0,149 mm 0,59 mm, 0,84 mm e 1,18 mm. Foi conseguida uma estratificação, no que se refere as dimensões das partículas, permitindo estudar relações entre abertura de malhas e comportamento reológico. Foram analisados os comportamentos reológicos de dois sucos de abacaxi (natural e despectinizado) e três sucos de manga (natural, com pectina precipitada enzimaticamente e sem pectina), cada um dos quais subdividido em seis frações (quatro peneirados, uma integral e uma centrifugada). Todos estes produtos foram estudados comparativamente, fazendo-se o cruzamento dos resultados obtidos entre os derivados natural e com pectina precipitada de abacaxi, entre os derivados natural, com pectina precipitada e despectinizada de manga e entre derivados de abacaxi e manga. Os sólidos insolúveis foram identificados como o principal fator responsável pelo comportamento reológico dos sucos de abacaxi, enquanto que nos sucos de manga isto só ocorreu no suco despectinizado e no suco contendo pectina precipitada. Nos sucos de manga naturais, a extração de parte dos sólidos insolúveis, com as peneiras utilizadas neste trabalho, demonstrou influência aleatória no comportamento reológico deste produto, porém, a extração total destes sólidos provocou sensível alteração neste comportamento. Na comparação dos resultados entre os sucos de abacaxi e de manga concluiu-se que os sólidos insolúveis presentes nos sucos de manga influenciaram proporcionalmente mais a viscosidade destes sucos do que os sólidos insolúveis presentes nos sucos de abacaxi Abstract: An investigation was conducted in order to study the rheological behaviour of pineapple and mango juices and the influence of the suspended insoluble solids. A range of insoluble solids was attained through pulp fractioning in standard sieves with mesh sizes OJ49 mm, 0,59 mm, 0,84 mm and 1,18 mm. A particle separation was achieved referring particle size thus allowing the analysis of mesh size and rheological behaviour relationship. The studies covered 2 pineapple juices (natural and despectinized) and 3 mango juices (natural, despectinized and precipitated pectin) each divided into 6 fractions through sieving. A comparative analysis was developed for the 2 pineapple juices, the 3 mango juices and mango versus pineapple. Insoluble solids were identified as key factor for pineapple rheology whereas for mango this was observed only with the despectinized material. For mango natural juice the partial extraction of insoluble solids influenced randomly its rheological behaviour. Comparing mango and pineapple, insoluble solids are more important for the rheological behaviour of mango juices. The model of Mizrahi-Berk was the best adjustment for all samples studied Doutorado Doutor em Engenharia de Alimentos