Lorsque les longueurs caractéristiques sont bien séparées, la théorie de l'homogénéisation propose un cadre théorique rigoureux pour les matériaux hétérogènes. Dans ce contexte, les propriétés macroscopiques peuvent être calculées à partir de la résolution d’un problème auxiliaire formulé sur un volume élémentaire représentatif (avec des conditions limites adéquates). Dans le présent travail, nous nous intéressons à l’homogénéisation de matériaux hétérogènes décrits à l’échelle la plus fine par deux modèles différents (tous deux dépendant d’une longueur caractéristique spécifique) alors que le milieu homogène équivalent se comporte, dans les deux cas, comme un milieu de Cauchy classique.Dans la première partie, une microstructure aléatoire de type Cauchy est considérée. La résolution numérique du problème auxiliaire, réalisée sur plusieurs réalisations, implique un coût de calcul important lorsque les longueurs caractéristiques des constituants ne sont pas bien séparées et/ou lorsque le contraste mécanique est élevé. Pour surmonter ces limitations, nous basons notre étude sur une description mésoscopique du matériau combinée à la théorie de l'information. Dans cette mésostructure, obtenue par filtrage, les détails les plus fins sont lissés.Dans la seconde partie, nous nous intéressons aux matériaux à gradient dans lesquels il existe au moins une longueur interne, qui induit des effets de taille à l’échelle macroscopique. La microstructure aléatoire est décrite par un modèle à gradient de contrainte récemment proposé. Malgré leur similarité conceptuelle, nous montrerons que le modèle de stress-gradient et strain-gradient définissent deux classes de matériaux distinctes. Nous proposons ensuite des approches simples (méthodes de champs moyens) pour mieux comprendre les hypothèses de modélisation. Les résultats semi-analytiques obtenus nous permettent d’explorer l'influence des paramètres du modèle sur les propriétés macroscopiques et constituent la première étape vers la simulation en champs complets / If the length-scales are well separated, homogenization theory can provide a robust theoretical framework for heterogeneous materials. In this context, the macroscopic properties can be retrieved from the solution to an auxiliary problem, formulated over the representative volume element (with appropriate boundary conditions). In the present work, we focus on the homogenization of heterogeneous materials which are described at the finest scale by two different materials models (both depending on a specific characteristic length) while the homogeneous medium behaves as a classical Cauchy medium in both cases.In the first part, the random microstructure of a Cauchy medium is considered. Solving the auxiliary problem on multiple realizations can be very costly due to constitutive phases exhibiting not well-separated characteristic length scales and/or high mechanical contrasts. In order to circumvent these limitations, our study is based on a mesoscopic description of the material, combined with information theory. In the mesostructure, defined by a filtering framework, the fine-scale features are smoothed out.The second part is dedicated to gradient materials which induce microscopic size-effect due to the existence of microscopic material internal length(s). The random microstructure is described by a newly introduced stress-gradient model. Despite being conceptually similar, we show that the stress-gradient and strain-gradient models define two different classes of materials. Next, simple approaches such as mean-field homogenization techniques are proposed to better understand the assumptions underlying the stress-gradient model. The obtained semi-analytical results allow us to explore the influence on the homogenized properties of the model parameters and constitute a first step toward full-field simulations

O osso é um sólido heterogêneo com estrutura bastante complexa que geralmente exige o emprego de múltiplas escalas em sua análise. A análise do comportamento eletromecânico da estrutura óssea tem sido realizada por meio de métodos da mecânica clássica, métodos de elementos finitos e métodos de homogeneização. Procura-se descrever matematicamente a relação entre o comportamento eletromecânico da estrutura óssea e as propriedades efetivas, ou, globais. Assim, muitos esforços têm sido despendidos para desenvolver modelos analíticos rigorosos capazes de predizer as propriedades globais e locais das estruturas ósseas. O propósito deste trabalho é estudar o método de Homogeneização Assimptótica (MHA) com a finalidade de determinar as propriedades eletromecânicas efetivas de estruturas heterogêneas, tais como a estrutura óssea. Inicialmente, são analisados o problema de condução de calor e o problema elástico e demonstra-se que estes problemas estão relacionados entre si. Para o problema de condução de calor, dois métodos para obter as constantes efetivas são apresentados. Além disso, uma aplicação do MHA em osso cortical é apresentada e os resultados estão de muito bom acordo com resultados encontrados na literatura. Em vista disto, verifica-se a possibilidade da aplicação do MHA para determinar as propriedades efetivas da estrutura óssea com estrutura cristalina na classe 622. / The bone is a heterogeneous solid with a highly complex structure that requires a multiple scale type of analysis. To analyze the electromechanical behavior of the bone structure, methods of classical mechanics, finite element methods, and methods of homogenization are being used. This analysis describes mathematically the relationship between the electromechanical behavior of the bone structure and its effective, or, global, properties. Thus, many efforts have been spent to develop rigorous analytical models capable of predicting the global and local effective properties of bone structures. The purpose of this work is to study the Asymptotic Homogenization Method (AHM) in order to determine the electromechanical effective properties of heterogeneous structures, such as the bone structure. The analysis of heat conduction and elastic problem using AHM shows that these problems are related to each other. Furthermore, an application of the AHM in cortical bone is presented and the results are shown to be in very good agreement with results found in the literature. Finally, this work shows great promise in the application of the AHM to determine the effective properties of a bone structure whose constituent material belongs to the crystal class 622.

O uso de princípios ativos a base de plantas em alimentos pode ser interessante devido à sua atividade (ex.: antioxidante, antimicrobiana, dentre outros), entretanto, alguns desses aditivos são hidrofóbicos, sendo, portanto, de difícil dispersão na formulação do alimento, que é geralmente rico em água. Do mesmo modo, a diminuição da concentração utilizada de antisépticos é um desafio atual. Uma alternativa é a utilização desses princípios ativos na forma de nanoemulsões com baixas concentrações de princípios ativos. O objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de nanoemulsões a base de eugenol e extrato de pimenta dedo-demoça para uso em alimentos, e a base de triclosan, para uso tópico, como alternativa para higienização de mãos de manipuladores de alimentos. O desenvolvimento das nanoemulsões foi realizado com o auxílio de um homogeneizador de alta velocidade seguido de um homogeneizador de alta pressão. Foram estudados os seguintes parâmetros, em vários experimentos: tipo e concentração de tensoativos, valor ideal de HLB, relação fase lipídica/fase aquosa, relação tensoativo/óleo, e composição e processo. As nanoemulsões foram otimizadas por desenho experimental, avaliadas quanto à estabilidade por estresse térmico e força centrífuga e estabilidade ao armazenamento por 90 dias, caracterizadas por diferentes análises, incluindo a determinação do potencial antioxidante e antibacteriano. Foram desenvolvidas nanoemulsões com tamanho médio de gota menor que 200 nm, sendo que, a estabilidade frente ao estresse térmico e força centrífuga variaram para cada sistema, mas, todas nanoemulsões foram estáveis pelo período de 90 dias em temperatura ambiente. A nanoemulsão de eugenol demonstrou bom potencial antioxidante e a nanoemulsão de triclosan demonstrou alta atividade bacteriostática na concentração de 3% e atividade bactericida em concentração menor que 40µg/mL pelo período de 90 dias. As nanoemulsões desenvolvidas têm potencial de aplicação nas indústrias de alimentos e sanitária. / The utilization of plant bioactives in food can be interesting because of its activity (eg.: antioxidant, antimicrobial, among others) and to minimize the use of their high concentration of antiseptics. However, some of these additives are hydrophobic, and, therefore, are more difficult to be dispersed in food, which are generally water-based. A good alternative is the use of low concentration of these actives as nanoemulsions. The aim of this thesis was the development of nanoemulsions with eugenol, \"dedo-de-moça\" pepper extract for food applications, and of triclosan for topical application as hand\'s cleaner. The studies for development of these nanoemulsions were carried out with a high speed homogenizer followed by a high pressure homogenizer. The following parameters were tested: type and concentration of surfactants, ideal HLB value, lipid phase/aqueous phase relation, surfactant/oil relation, and composition and processing conditions. Nanoemulsions were optimized by experimental design, evaluated by preliminary and storage stability, characterized by different analysis, including antioxidant and antimicrobial activities. Nanoemulsions with mean droplet size lower than 200 nm were developed; the thermal stress and centrifuge stabilities were different for each system, but, all nanoemulsions were stable over 90 days on ambient temperature. The eugenol nanoemulsion had good antioxidant activity and triclosan nanoemulsion had high antimicrobial activity in the concentration of 3% and a bactericidal activity at concentration lower than 40µg/mL over 90 days period. The nanoemulsions developed have potential for applications in food and sanitary industries.

O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é um material compósito formado por uma matriz cimentícia e por uma certa quantidade de fibras aleatoriamente dispersas. Buscou-se neste estudo “construir” um modelo constitutivo capaz de representar o comportamento do CRFA e cuja formulação está fundamentada na Teoria da Homogeneização, no Método dos Elementos Finitos (MEF), como também em observações experimentais disponíveis na literatura. Na primeira etapa do trabalho foram desenvolvidos estudos visando a análise do comportamento elástico e viscoelástico do CRFA. Inicialmente, o comportamento elástico linear foi investigado através da aplicação do esquema de homogeneização de Mori-Tanaka, o qual é baseado nos resultados estabelecidos por Eshelby (1957). A precisão dos resultados obtidos pela abordagem analítica foi verificada pela comparação com a solução via MEF, bem como com os resultados experimentais disponíveis. As estimativas micromecânicas das propriedades elásticas efetivas se mostraram coerentes àquelas obtidas através de análise numérica de um volume elementar representativo (VER) do material, modelado como um meio heterogêneo, como também, aos dados experimentais. Posteriormente, a formulação do comportamento viscoelástico sem envelhecimento foi obtida fazendo-se uso da resposta em elasticidade e do Princípio da Correspondência Elástica-Viscoelástica. Os resultados obtidos foram comparados aos dados experimentais e a modelos analíticos disponíveis. Na segunda etapa do trabalho, as propriedades de resistência do CRFA foram investigadas empregando-se a abordagem estática da análise limite combinada à teoria da homogeneização. O critério de resistência macroscópico para o CRFA foi teoricamente obtido a partir do conhecimento da resistência dos seus constituintes, ou seja, da matriz de concreto e das fibras. Adotando-se o critério de ruptura de Drucker-Prager para a matriz de concreto e considerando-se distribuição espacial isotrópica das fibras através de um modelo aproximado, um critério aproximado para a estimativa das propriedades de resistência homogeneizadas foi formulado. A formulação do critério foi complementada através da consideração de um critério de cut-off em tração e das propriedades limitadas de resistência da interface. Os resultados analíticos foram comparados a resultados experimentais e àqueles obtidos na resolução numérica do problema de análise limite formulado sobre o VER do CRFA, através de uma ferramenta numérica baseada no MEF no contexto da plasticidade. A comparação permitiu avaliar a influência da anisotropia do modelo aproximado empregado, como também da geometria real das fibras sobre a resistência do compósito. / Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is a composite material formed by a cement matrix and a certain amount of randomly dispersed fibers. The main objective of the present work is the formulation of a comprehensive constitutive model for SFRC behavior that relies upon homogenization theory, finite element method (FEM) and taking advantage of experimental data available in the literature as well. The first part of the work is devoted to the assessment of elastic and viscoelastic behavior of SFRC. The study starts with the analysis of linear elastic behavior by implementation of a Mori-Tanaka homogenization scheme, which is based on the Eshelby equivalent inclusion approach. It was found that the micromechanical predictions for the overall stiffness proved to be considerably close to the experimental data, as well as to the finite element solutions obtained from numerical analysis of a representative elementary volume (REV) of SFRC (modeled as a randomly heterogeneous medium). Subsequently, the formulation of the nonaging viscoelastic behavior is carried out by making use of results from Elasticity and the Elastic-Viscoelastic Correspondence Principle. The results are compared to available experimental data and analytical models. The second part of the work focuses on the assessment of macroscopic strength properties of fiber reinforced concrete (FRC). Combining the static approach of limit analysis and the homogenization theory, the macroscopic strength criterion for SFRC was theoretically obtained from the knowledge of the strength properties of the individual constituents (concrete matrix and fibers). Adopting a Drucker-Prager failure condition for the concrete matrix and adopting a simplified geometrical model for fiber orientations and length, an approximate criterion was formulated for the overall strength properties. This formulation was complemented by considering a tensile cut-off condition for the concrete and limited strength properties for the interface. The analytical results were compared to experimental data and also to results obtained from a numeric resolution of the problem of limit analysis stated on the REV the material by means of a specifically devised Finite Element numerical tool in the plasticity context. The comparison allowed investigating the influence of the anisotropy of the employed approximate model, as well as the real fiber morphology on the composite strength properties.

Uma maneira de analisar a estabilidade de túneis escavados em maciços rochosos fraturados é a baseada na teoria da análise limite utilizando um critério de resistência macroscópico desenvolvido a partir da teoria de homogeneização. Este trabalho primeiramente descreve o comportamento mecânico dos constituintes do maciço rochoso fraturado e os métodos usuais de análise. Posteriormente é descrita a teoria da análise limite e da homogeneização em análise limite, utilizando estas teorias é apresentado o critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados em estado plano de deformações desenvolvido por Fréard (2000) e desenvolvido um critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados para o caso tridimensional. A partir destes critérios aplicaram-se mecanismos de ruptura para se encontrar limites superiores da função de estabilidade. Assim permitindo a análise da previsibilidade do colapso do túnel estação Pinheiros do metrô de São Paulo o qual os resultados apresentavam a possibilidade de prever o colapso. / One way of analyze the stability of tunnels excavated at fractured rock masses is based on the theory of yield design using a macroscopic strength criterion developed from the theory of homogenization. This dissertation first describes the mechanical behavior of the fractured rock mass constituents and the usual methods of analysis. Later is described the yield design theory and the theory of homogenization applied to the yield design using these theories is presented macroscopic strength criterion for fractured rock masses in a state plan developed by Fréard (2000) and developed a macroscopic strength criterion for rock masses fractured to the three-dimensional case. Based on these criteria were applied failure mechanisms to meet the upper bounding of the stability function. So it’s possible to analyze the predictability of the collapse of the tunnel-station Pinheiros of the Sao Paulo subway which the results showed the possibility of predicting the collapse.

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:37:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Porto_EduardoCasteloBranco_M.pdf: 1249639 bytes, checksum: ecf2198ecf41330cd50bfdb24c3bdb08 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho tem por objetivos a investigação e a implementação de um método de otimização estrutural topológica baseado no uso de microestruturas. Dois modelos de microestrutura são introduzidos no problema de projeto ótimo: um ortotrópico com vazios, via homogeneização, e outro isotrópico com penalidade, via equação constitutiva artificial. As propriedades mecânicas efetivas de tais modelos são determinadas através de um programa iterativo implementado, baseado na abordagem da homogeneização. A análise estrutural é então realizada através do método dos elementos finitos e a topologia ótima é obtida com o uso de um otimizador baseado em critérios de otimalidade. São feitas investigações acerca dos parâmetros envolvidos na técnica de homogeneização, assim como são resolvidos problemas elastoestáticos e elastodinâmicos lineares de estado plano de tensão envolvendo critérios de projeto em rigidez e em freqüência natural e restrição de volume. Os algoritmos, implementados em ambiente Matlab, têm sua eficácia comprovada mediante a resolução de problemas clássicos existentes na literatura. E com a implementação dos modelos de material ortotrópico com vazios e isotrópico com penalidade é possível explorar as principais características e potencialidades de cada abordagem / Abstract: This work aims to investigate and implement a structural topology optimization method based on microstructures. Two microstructure models are introduced in the optimal design problem: one orthotropic with holes, by homogenization, and other isotropic with penalization, by artificial constitutive equation. An implemented iterative program, based on the homogenization approach, determines the effective mechanical properties of each material model. Structural analyses are performed by using the finite element method and optimal topologies are obtained using an optimizer based on optimality criteria. Investigations concerning the parameters related to the homogenization technique are carried out. Linear elastic static and dynamic problems of structures in plane stress state are solved as well, concerning stiffness and natural frequency design criteria and with a constraint on volume. The solution of classic structural problems encountered in literature has demonstrated the effectiveness of the implemented Matlab codes and the implementation of the orthotropic and isotropic material models has made possible the investigation of the main characteristics and potentialities of each approach / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:40:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02946.pdf: 7476034 bytes, checksum: fd3391614294f4661b5833089f92d0e3 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Marcelo Cristianini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T04:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franchi_MarkAlexandrow_D.pdf: 824830 bytes, checksum: ccb9855f666c2957e1a870f8b369d4c9 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A utilização de métodos inovadores de estabilização microbiológica em alimentos como alternativa ao método térmico tem se mostrado promissora para a obtenção do melhor compromisso entre segurança e qualidade. Alta pressão dinâmica e bioproteção são tecnologias inovadoras: alta pressão dinâmica (APD) ou homogeneização por ultra alta pressão (HUAP) utiliza-se de sistemas de compressão de fluido a pressões superiores a 100MPa, para então forçar o fluido através de uma estreita fenda causando brusca aceleração e forças de cisalhamento resultando na ruptura de células de microrganismos; bioproteção, por sua vez, consiste no emprego de substancias naturais ou produzidas a partir de fontes alimentícias com atividade antimicrobiana para a estabilização microbiológica de alimentos e processos. Concentrações inibitórias mínimas (MIC) de nisina, lisozima, extrato de lúpulo e sakacina foram medidas contra Lactobacillus brevis e delbruecki, Acetobacter aceti, Pediococcus sp. e duas cepas de leveduras selvagens. Nisina foi capaz de inibir o crescimento de Pediococcus sp (2,0 mg.L-1), L. brevis (3,0 mg.L-1) e L. delbruecki (0,8 mg.L-1), no entanto, o A. aceti não foi inibido até concentrações de 0,2 g.L-1. Lisozima inibiu L. delbruecki (1,0 mg.L-1) e exibiu uma inibição transitória sobre L. brevis (50 mg.L-1). Alta pressão dinâmica foi empregada sobre os mesmos microrganismos a pressões de 60, 100, 150, 250 MPa em cerveja (pH 4,5; 2,5oP; 4,7oGL). O valor de Dp, taxa de redução logarítmica do microrganismo mais resistente foi calculada. Um experimento de múltiplas passagens foi realizado a pressões subletais até 3 passagens pelo sistema. Todas as linhagens foram inativadas a pressões de até 250 MPa, mesmo em contagens iniciais altas da ordem de (106UFC/mL). L. delbruecki foi a linhagem mais resistente com um Dp de 38,9 MPa. No ensaio de múltiplas passagens pelo sistema foi observado que o efeito de tratamentos consecutivos resultou em um efeito aditivo, não tendo sido observado sinergismo ou antagonismo por seleção de bactérias resistentes. Foi avaliado o efeito da temperatura de entrada (6, 10, 20, 23, 30, 44, 50oC) e concentração de CO2 na cerveja (0; 0,5; 1,0 e 2,0 volumes a 25oC) na destruição de L. delbruecki, a 150 e 170 MPa. A temperatura de entrada causou um efeito positivo sobre a destruição e 3 ciclos logarítmicos de diferença no número de reduções decimais foi observado entre 6 e 50°C. Por sua vez, a concentração de CO2 causou um efeito negativo sobre a destruição. Lactobacillus brevis, um dos microrganismos mais resistentes ao tratamento de cerveja por alta pressão, foi utilizado nos estudos de efeito combinado entre alta pressão dinâmica e bioproteção, uma vez que L. delbruecki apresentou alta sensibilidade aos antimicrobianos. A inibição pela lisozima foi transitória e a adição de 50 mg.L-1 foi capaz de reduzir um ciclo logarítmico da contagem após duas horas de contato. O tratamento por alta pressão dinâmica da suspensão de L.brevis resultou em uma redução de sete ciclos logarítmicos a 200 MPa. Lisozima mostrou-se resistente ao processo APD, não perdendo atividade enzimática ou antimicrobiana até a pressão de 200 MPa. Um tratamento combinado utilizando 50 mg.L-1 e APD (150 a 170 MPa) resultou em uma redução de 6 ciclos logarítmicos estabilizando a contagem após o tratamento por uma semana em tampão fosfato, a temperatura ambiente (25°C). L. brevis foi inoculado a seguir em cerveja a uma concentração de 106 UFC/mL, em presença de 100mg.L-1 de lisozima e reservado por uma hora. A suspensão foi dividida em alíquotas e cada uma tratada por alta pressão dinâmica a 100 e 140 MPa. A contagem de viáveis em cada uma das etapas mostrou que a lisozima promoveu uma destruição de um ciclo seguida de um e quatro ciclos logarítmicos devido ao tratamento por alta pressão a 100 e 140 MPa, respectivamente. Uma completa redução da carga inicial foi observada ao final de 10 dias a temperatura ambiente em cerveja nas amostras tratadas por pressão. Nisina por si só provou ser um bioprotetor eficaz no controle de Lactobacillus em cerveja, e mostrou-se resistente ao processo de alta pressão. O efeito do processo de alta pressão dinâmica sobre a qualidade da cerveja foi avaliado. Cerveja tipo pilsen, não filtrada e não estabilizada físico-quimicamente foi submetida ao tratamento por alta pressão entre 100 e 300 MPa. Foi medida a cor e turbidez segundo os padrões Cie L*a*b* e ASBC/Hunterlab. Foi realizado um teste de vida útil por 100 dias após tratamento de cerveja a 250 MPa, medindo-se o potencial óxido redutor, a turbidez e cor (ASBC), periodicamente (aproximadamente mês a mês). Os resultados mostraram que o processo foi efetivo na retenção da cor mas a turbidez foi aumentada em 5 vezes em tratamentos a pressão de 300 MPa. Também o teste de vida útil resultou em boa retenção da cor durante o período e do potencial de óxido redução, mas a turbidez aumentou a 140 FTU (Formazin Turbidity Units) em um mês e um precipitado foi formado. Alta pressão dinâmica provou ser um método eficiente na estabilização microbiológica de cervejas, e pode ser eficientemente associada a outros métodos de controle como a bioproteção. Se por um lado microrganismos Gram negativos foram resistentes aos bioprotetores utilizados, esses se mostraram mais susceptíveis ao tratamento por alta pressão tornando os métodos combinados complementares. Novos trabalhos devem ser realizados com cerveja filtrada e estabilizada físico-quimicamente, para se avaliar se a redução de pressão devido à combinação de tratamentos resultaria em produtos com boa qualidade, principalmente no que se refere à turbidez / Abstract: The use of novel microbial stabilization techniques as alternatives to thermal treatments are promising solutions for a compromise between quality and safety. As such, dynamic high pressure and biopreservation are novel techniques: dynamic high pressure (DHP or ultra high pressure homogenization (UHPH) is a technology that uses fluid compression to reach pressures higher than 100 MPa in order to acceleratethe passage of the fluid through a narrow gap, causing shear and stress to the microorganism cell structure and resulting in cell disruption; biopreservation consists in the employment of naturally occurring or biologically produced substances with antimicrobial activity in order to impart microbiological stability to a food product or food manufacturing process. This work aimed to evaluate the use of dynamic high pressure treatment and biopreservation to achieve microbial stability in lager beer. Minimum inhibitory concentrations (MIC) of nisin, lysozyme, hop aroma extract and sakacin were measured against two wild yeast strains from a brewery. Nisin was able to inhibit the growth of Pediococcus sp (2.0 mg.L-1), L. brevis (3.0 mg.L-1) and L. delbruecki (0.8 mg.L-1), although the wild yeasts and A. aceti were not inhibited up to 0.2 g.L-1. Lysozyme inhibited L. delbruecki (1.0 mg.L-1) and showed a transitory inhibition of L. brevis (50 mg.L-1). None of the biopreservatives inhibited the wild yeasts. High dynamic pressure was applied to the same strains at 60, 150, 100, 250 MPa in beer (pH 4.5, 2.5oP, 4.7oGL). The logarithmic number of reductions rate (Dp) was calculated. A multiple pass experiment was performed at sublethal pressures for up to 3 passes for the most resistant strain. All strains were totally inactivated at pressures of up to 250 MPa even at high initial counts (106CFU/mL). L. delbruecki was the most resistant strain. The Dp was 38.9 MPa. The multiple pass assays showed an additive effect, synergism or the selection of resistant bacteria not being observed. The effect of the inlet temperature (6, 10, 20, 23, 30, 44, 50oC) and CO2 content in beer (0, 0.5, 1.0 and 2.0 volumes at 25oC) on the destruction of Lactobacillus delbruecki by dynamic high pressure at 150 MPa and 170 MPa was evaluated: the inlet temperature showed a significant positive effect on the destruction of the strain and a 3 log destruction difference was observed between 6 and 50oC. The increase in concentration of CO2 showed a negative effect on the destruction. Lactobacillus brevis was used in the combination of high pressure and lysozyme assay, because it showed higher resistance to antimicrobials than L. delbruecki, and was the second microorganism in resistance to the high pressure treatment. The inhibition by lysozyme was transitory. Lysozyme alone, added at 50 mg.L-1 to the suspension, caused a reduction of 1 logarithmic cycle after two hours of contact. The DHP treatment against L. brevis resulted in a reduction of 7 log cycles at 200 MPa. Lysozyme was resistant to DHP, with no loss of muramidase activity until 200 MPa or significant loss of antimicrobial power. A combined treatment was applied using 50 mg.L-1 of lysozyme and a pressure between 150 and 170 Mpa. The somatic effect showed a reduction of about 6 logarithmic cycles and the L. brevis count remained stable after the pressure treatment for a week with the samples stored at room temperature (25oC). L. brevis was inoculated into beer (106 CFU.mL-1), containing 100 mg.L-1 of lysozyme, left for one hour and then treated by dynamic high pressure at 100 or 140 MPa. Samples were taken for survivor enumeration. Lysozyme promoted a destruction of one log cycle in L. brevis after one hour of contact and the subsequent DHP treatment reduced a further one log cycle and 4 log cycles at 100 and 140 MPa, respectively. The treated samples showed complete reduction of the initial load of microorganisms after 10 days of storage. Nisin alone proved to be useful in the control of Lactobacilli in beer, and was shown to be resistant to the high pressure treatment. The effect of the dynamic high pressure treatment was evaluated in the quality parameters of turbidity, colour and redox potential of Lager beer. Lager beer, unfiltered and not physico-chemically stabilized, was treated by dynamic high pressure from 100 to 300 MPa at 25oC. The colour and permanent turbidity were measured using the CieL*a*b* and ASBC/Hunterlab standards. The redox potential was determined by the indicator time test method for the 250 MPa treatments. Samples treated at 250 MPa were stored under ambient conditions for 100 days and the turbidity (ASBC), colour (ASBC) and redox potential value measured periodically. The results showed that the process was effective in retaining the beer colour, altough higher pressures (>200MPa) caused the turbidity to increase up to five fold (300 MPa). The storage results showed good colour stability and redox potential evolution, however the turbidity increased to 140 FTU in one month, and a precipitate formed. DHP proved itself to be a effective the method for microbial stabilization of beer, and can be effectively associated with other control methods, such as biopreservatives. Gram negative strains and wild yeasts although resistant to biopreservatives, were clearly sensitive to pressure treatment. Further work should be performed with filtered beer to evaluate if a reduction in the pressure due to the combined use of treatments would improve the quality with respect to turbidity, which was negatively affected by the dynamic high pressure treatment, and shown to be a major drawback / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T11:43:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dosualdo_GustavoLevy_M.pdf: 869899 bytes, checksum: 1f530194417d892a2ca5e4bde3aa7461 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Diferentes tratamentos não térmicos têm sido estudados nos últimos anos como métodos substitutos ou complementares dos tradicionais tratamentos térmicos na conservação de alimentos. Estes tratamentos apresentam a vantagem de não causar alterações indesejáveis no sabor dos produtos ou perdas de nutrientes. Dentre os tratamentos não térmicos, um dos mais estudados é o processamento a alta pressão, que pode ser aplicado através de dois métodos: o isostático e o de homogeneização. O método isostático têm sido estudado com maior freqüência, no entanto, o método de homogeneização apresenta a vantagem de proporcionar uma produção contínua. Este trabalho visou avaliar o tratamento de homogeneização de alta pressão aplicado à água de coco para eliminação da atividade enzimática e de possíveis contaminações microbiológicas do produto. Os processamentos de Homogeneização a Ultra Alta Pressão (HUAP) foram realizados no equipamento nG7400H:320, fabricado pela Stansted Fluid Power (Stansted, Inglaterra), que atinge pressões de até 320 MPa. Estudou-se a influência da pressão de processo e do pH do produto nas atividades enzimáticas de peroxidase e polifenoloxidase e na destruição da bactéria Lactobacillus fructivorans e da levedura Saccaromyces cerevisiae. Os tratamentos realizados não causaram inativação satisfatória das enzimas presentes na água de coco, porém há evidências de que o tratamento pode ser eficaz se for efetuado em pressões mais elevadas. De maneira geral, a peroxidase apresentou maior resistência ao tratamento do que a polifenoloxidase. A realização de três tratamentos seqüenciais a 300 MPa causou redução parcial da atividade das enzimas, embora não tenha sido verificada uma potencialização do efeito dos tratamentos HUAP quando realizados seqüencialmente. O tratamento mostrou-se eficaz na eliminação de contaminação microbiológica do produto. Para o Lactobacillus fructivorans, a aplicação de tratamentos em pressões maiores que 250 MPa eliminou totalmente a carga de microrganismos inoculada no produto, de 2,0 x 107 UFC/mL. O pH do produto exerceu uma influência muito menor na eliminação dos microrganismos do que a pressão de processo. Em altas pressões (próximas a 300 MPa), o processamento mostrou-se mais efetivo na destruição do Lactobacillus fructivorans quando utilizado em produtos com pH mais elevado. Para baixas pressões, o efeito foi inverso, ou seja, tratamentos em produtos com pHs mais ácidos causaram maior inativação. Para as leveduras (Saccaromyces cerevisiae), a aplicação de tratamentos a pressões acima de 200 MPa eliminou totalmente a carga microbiana inoculada na água de coco, que era de 4,4 x 105 UFC/mL. O estudo da influência do pH não apresentou resultados conclusivos porque a maioria dos tratamentos realizados nesta parte do estudo eliminou todas as células de microrganismos presentes no produto, o que dificultou a análise dos dados. Observou-se uma tendência de que valores menores do pH do produto possam favorecer a eliminação das células das leveduras durante o processamento Nas condições estudadas pode-se concluir que o tratamento de homogeneização a alta pressão foi eficiente na eliminação dos microrganismos estudados mas não foi eficiente para causar a inativação das enzimas presentes no produto (peroxidase e polifenoloxidase). Com isto, espera-se que a água de coco tratada pelo método HUAP apresente boa estabilidade microbiológica, mas não apresente boa estabilidade química, ficando sujeita a alterações devido a reações catalisadas por estas enzimas / Abstract: Different not thermal treatments have been studied in the last years as substitute or complementary methods of the traditional thermal treatments in the food conservation. These treatments present the advantage not to cause alterations undesirable in the flavor of the products or losses of nutrients. Amongst the not thermal treatments, one of the most studied is the processing the high pressure, that can be applied through two methods: the isostático and of homogenization. The isostático method has been studied more frequently, however, the homogenization method presents the advantage to provide a continuous production. This work aimed at to evaluate the applied treatment of high-pressure homogenization to the water of coconut for elimination of the enzymatic activity and of possible microbiological contaminations of the product. The processings of Homogenization Ultra Alta Pressão (HUAP) had been carried through in the equipment nG7400H:320, manufactured for the Stansted Fluid Power (Stansted, England), that it reaches pressures of up to 320 MPa. Studied it influence of the pressure of process and pH of the product in the enzymatic activities of peroxidase and polifenoloxidase and in the destruction of the Lactobacillus bacterium fructivorans and the Saccaromyces leavening cerevisiae. The carried through treatments had not caused satisfactory inativação das enzymes gifts na coconut water, however it has evidences of that the treatment can be efficient will have been effected in raised pressures more. In general way, peroxidase presented greater resistance to the treatment of that polifenoloxidase. The accomplishment of three sequential treatments the 300 MPa caused partial reduction of the activity of enzymes, has even so not been verified a potencialização of the effect of treatments HUAP when carried through sequentially. The treatment revealed efficient in the elimination of microbiological contamination of the product. For the Lactobacillus fructivorans, the application of treatments in 250 bigger pressures that MPa total eliminated the load of microrganismos inoculated in the product, of 2,0 x 107 UFC/mL. PH of the product very exerted a lesser influence in the elimination of the microrganismos of that the process pressure. In high pressures (next the 300 MPa), the processing more revealed more effective in the destruction of the Lactobacillus fructivorans when used in products with pH raised. For low pressures, the effect was inverse, or either, treatments in more acid products with pHs had caused greater inativação. For the leavenings (Saccaromyces cerevisiae), the application of treatments the 200 pressures above of MPa total eliminated the inoculated microbiana load in the coconut water, that was of 4,4 x 105 UFC/mL. The study of the influence of pH it did not present resulted conclusive because the majority of the treatments carried through in this part of the study eliminated all the cells of microrganismos gifts in the product, what it made it difficult the analysis of the data. A trend was observed of that lesser values of pH of the product can favor the elimination of the cells of the leavenings during the processing In the studied conditions can be concluded that the treatment of homogenization the high pressure was efficient in the elimination of the studied microrganismos but it was not efficient to cause the inativação of enzymes gifts in the product (peroxidase and polifenoloxidase). With this, one expects that the water of coconut treated for method HUAP presents good microbiological stability, but does not present good chemical stability, being subjects the alterations due the reactions catalyzed for these enzymes / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

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