Philosophiae Doctor - PhD / Water availability and climate related issues are some of the greatest crop production risks to irrigated agriculture in arid regions. In South Africa, for example, the increasing frequency and severity of droughts related to climate change and the growing competition for limited water resources among different users threaten the sustainability and growth of irrigated agriculture, especially the water-intensive fruit industry. Major fruit such as apples (Malus domestica Borkh) are produced entirely under irrigation in South Africa. As a result, there has been considerable research to accurately quantify the water requirements of fruit tree orchards in order to maximize water productivity.

Orientador: Miriam Dupas Hubinger / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chiumarelli_Marcela_D.pdf: 10154093 bytes, checksum: 4be89909f1529f8962f3865aa403c013 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este estudo visou formular uma cobertura comestível à base de fécula de mandioca, cera de carnaúba e ácido esteárico ou palmítico, avaliando suas propriedades e seus efeitos quando aplicados em maçãs minimamente processadas. Em uma primeira etapa, foram realizados delineamentos Plackett-Burman para seleção das seguintes variáveis para formulação das coberturas: porcentagem de fécula de mandioca (1 a 3% p/p), porcentagem de glicerol (0 a 2% p/p), razão entre cera de carnaúba e ácido graxo (0,16:0,84 a 0,64:0,36% p/p), velocidade (8000 a 16000 rpm) e tempo de emulsificação (1 a 5 minutos). Destas variáveis, a porcentagem de fécula de mandioca (2 a 4% p/p), porcentagem de glicerol (1 a 3% p/p) e razão cera de carnaúba: ácido graxo (0:0 a 0,40:0,60% p/p) foram selecionadas para compor delineamentos compostos centrais rotacionais (DCCR) 2³, um para cera de carnaúba e ácido esteárico e outro para cera de carnaúba e ácido palmítico, fixando o tempo e a velocidade de emulsificação em 3 minutos e 12.000 rpm, respectivamente. Os delineamentos visaram a seleção de formulações de coberturas através da avaliação da estabilidade à cremeação e tamanho médio das gotas lipídicas das soluções filmogênicas, propriedades mecânicas, cor, solubilidade e umidade dos filmes formados, taxa respiratória de fatias de maçã com coberturas e resistência ao vapor de água das coberturas aplicadas sobre cilindros de maçã. Quatro formulações com ácido esteárico na região otimizada foram selecionadas para a etapa de validação. A formulação composta por 3% (p/p) de fécula de mandioca, 1,5% (p/p) de glicerol, 0,2% (p/p) de cera de carnaúba e 0,8% (p/p) de ácido esteárico foi selecionada para a etapa seguinte, pois apresentou coberturas com boas propriedades de barreira, boa estabilidade e distribuição de lipídios na emulsão, filmes com boas propriedades ópticas, mecânicas, térmicas, físicas e estruturais. No estudo da vida útil de maçãs minimamente processadas, foram aplicados nas amostras os tratamentos: Controle (amostras apenas sanitizadas); ACAA (imersão em 1% de ácido cítrico e 1,5% de ácido ascórbico); FM (imersão em solução de ácidos cítrico e ascórbico e cobertura à base de 3% de fécula de mandioca e 1,5% de glicerol) e FMC (imersão em solução de ácidos cítrico e ascórbico e cobertura selecionada na validação do planejamento experimental). Os efeitos dos tratamentos sobre a taxa respiratória, perda de peso, propriedades mecânicas, cor, sólidos solúveis totais, pH, acidez total titulável, vitamina C, atividade de água, umidade, estrutura celular, crescimento microbiano e aceitação sensorial das fatias de maçã estocadas a 5 °C durante 12 dias, além da determinação composição gasosa das embalagens foram avaliados. A aplicação de ácidos cítrico e ascórbico foi eficiente na redução do escurecimento enzimático, e sua associação com a cobertura à base de fécula de mandioca e lipídios promoveu eficaz diminuição da taxa respiratória e da perda de peso e de vitamina C, manutenção das propriedades mecânicas e da estrutura celular. A adição de lipídios no tratamento FMC não alterou o sabor e aroma das amostras, alcançando uma vida útil de 5 dias atestada sensorialmente. As amostras ACAA e FM não diferiram estatisticamente do controle na maioria das análises, apresentando apenas manutenção da coloração e menores perdas de vitamina C devido ao uso de agentes antioxidantes, obtendo também uma vida útil de 5 dias. O controle apresentou grande escurecimento enzimático e perda de textura, sendo rejeitado sensorialmente após 1 dia de estocagem / Abstract: This study aimed at formulating a cassava starch, carnauba wax and stearic acid or palmitic acid - based edible coating, and evaluating their properties and their effects when applied to minimally processed apples. In a first step, Plackett-Burman designs were performed for the following variables selection of coating formulations: cassava starch concentration (1 - 3% w/w), glycerol percentage (0 - 2% w/w), carnauba wax and fatty acid ratio (0.16:0.84 ¿ 0.64:0.36% w/w), stirring speed (8000 - 16000 rpm) and emulsification time (1-5 minutes). The variables cassava starch concentration (2-4% w/w), glycerol percentage (1- 3% w/w) and carnauba wax: fatty acid ratio (0:0 to 0.40:0.60% w/w) were selected to compose two composite central rotational designs 2³ (CCRD), one for carnauba wax and stearic acid and the other for carnauba wax and palmitic acid, setting the emulsification time and stirring speed in 3 minutes and 12,000 rpm, respectively. The designs aimed at the coating formulations selection by evaluating physical stability and average lipid particle size of filmogenic solutions, mechanical properties, color, solubility and moisture of films, respiration rate of coated apple slices, surface solid density and water vapor resistance of coatings applied to apple cylinders. Four formulations with stearic acid in the optimized region were selected for the validation procedure. The formulation elaborated with 3% (w/w) of cassava starch, 1.5% (w/w) of glycerol, 0.2% (w/w) of carnauba wax and 0.8% (w/w ) of stearic acid was selected for the shelf life study, since it showed coatings with good barrier properties, good stability and distribution of lipids in the emulsion and films with good optical, mechanical, thermal, physical and structural properties. In the shelf life study of minimally processed apples, the following treatments were applied in samples: control (samples only sanitized); ACAA (immersion in 1% citric acid and 1.5% ascorbic acid), FM (immersion in citric and ascorbic acids solution and coating with 3% cassava starch and 1.5% glycerol) and FMC (immersion in citric and ascorbic acid solution and coating selected in the experimental design validation). The treatments effects on respiration rate, weight loss, mechanical properties, color, soluble solids, pH, total acidity, vitamin C, water activity, moisture, cell structure, microbial growth and sensory acceptance of sliced apples stored at 5 °C for 12 days, and the determination of packaging gas composition were evaluated. The citric and ascorbic acid application was effective in reducing enzymatic browning, and its association with the cassava starch and lipids based coating promoted effective decrease in respiration rate, weight and vitamin C loss, maintenance of mechanical properties and cellular structure. The lipids addition to FMC treatment did not affect taste or aroma of samples, achieving a shelf life of 5 days sensory attested. The ACAA and FM samples did not differ statistically from the control in most analysis, except on color maintenance and reduction of vitamin C loss due to the use of antioxidants, also obtaining a shelf life of 5 days. The control showed great enzymatic browning and texture loss, and was sensory rejected after 1 day of storage / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos