Devido ao aumento do consumo de sucos de uva, o controle da qualidade é uma realidade em todos os países produtores e consumidores desse produto. A forma mais comum de adulteração é através da substituição por suco de maçã. As amostras adulteradas podem ser identificadas através de análises específicas, pois o suco de maçã possui alguns compostos que a uva não apresenta ou possui pequenas quantidades, como a florizina e o sorbitol. Portanto, métodos analíticos capazes de identificar a composição de sucos de uva e determinar sua autenticidade são necessários para garantir um controle eficaz da qualidade dos sucos de uva. Por esta razão, o presente trabalho teve como objetivo validar os métodos analíticos da florizina e do sorbitol para detectar adição de suco de maçã em suco de uva. Inicialmente, foram validados os métodos para análise de florizina e sorbitol, realizados em cromatografia líquida. Após a validação dos métodos, foram realizados testes de adições de suco de maçã das cultivares Gala e Fugi em sucos de uva das cultivares Concord, Isabel e Bordô, e, foram analisados sucos de uva e maçã comerciais. Todos os sucos de uva que apresentaram concentração elevada de sorbitol também apresentaram concentração elevada de florizina. Através dos resultados deste estudo, observou-se que os métodos da florizina e do sorbitol são eficazes para detectar a adição de suco de maçã em suco de uva. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-16T13:53:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernanda Rodrigues Spinelli.pdf: 1344721 bytes, checksum: 0bc678dfb56889bf18f2bec97cb8c74e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T13:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernanda Rodrigues Spinelli.pdf: 1344721 bytes, checksum: 0bc678dfb56889bf18f2bec97cb8c74e (MD5) / Due to the increased consumption of grape juice, quality control is a reality in every country producers and consumers of this product. The most common form of adulteration is by substitution with apple juice. The adulterated samples can be identified by specific analyzes, as apple juice has some compounds that the grape does not have or has in small amounts, as phlorizin and sorbitol. Therefore, analytical methods capable of identifying the composition of grape juices and determine its authenticity are needed to ensure effective control of the quality of the grape juices. For this reason, the present study aimed to validate the analytical methods of phlorizin and sorbitol to detect addition of apple juice in grape juice. Initially, the methods were validated for the analysis of phlorizin and sorbitol, carried out in liquid chromatography. After validation of the methods, tests were conducted additions of apple juice cultivars Gala and Fugi in grape juices from cultivars Concord, Isabel and Bordô, and were analyzed grape and apple commercial juices. All grape juices show that high concentrations of sorbitol also showed high concentration of phlorizin. Through this study, it was observed that the methods of phlorizin and sorbitol are effective to detect the addition of apple juice grape juice.

Devido ao aumento do consumo de sucos de uva, o controle da qualidade é uma realidade em todos os países produtores e consumidores desse produto. A forma mais comum de adulteração é através da substituição por suco de maçã. As amostras adulteradas podem ser identificadas através de análises específicas, pois o suco de maçã possui alguns compostos que a uva não apresenta ou possui pequenas quantidades, como a florizina e o sorbitol. Portanto, métodos analíticos capazes de identificar a composição de sucos de uva e determinar sua autenticidade são necessários para garantir um controle eficaz da qualidade dos sucos de uva. Por esta razão, o presente trabalho teve como objetivo validar os métodos analíticos da florizina e do sorbitol para detectar adição de suco de maçã em suco de uva. Inicialmente, foram validados os métodos para análise de florizina e sorbitol, realizados em cromatografia líquida. Após a validação dos métodos, foram realizados testes de adições de suco de maçã das cultivares Gala e Fugi em sucos de uva das cultivares Concord, Isabel e Bordô, e, foram analisados sucos de uva e maçã comerciais. Todos os sucos de uva que apresentaram concentração elevada de sorbitol também apresentaram concentração elevada de florizina. Através dos resultados deste estudo, observou-se que os métodos da florizina e do sorbitol são eficazes para detectar a adição de suco de maçã em suco de uva. / Due to the increased consumption of grape juice, quality control is a reality in every country producers and consumers of this product. The most common form of adulteration is by substitution with apple juice. The adulterated samples can be identified by specific analyzes, as apple juice has some compounds that the grape does not have or has in small amounts, as phlorizin and sorbitol. Therefore, analytical methods capable of identifying the composition of grape juices and determine its authenticity are needed to ensure effective control of the quality of the grape juices. For this reason, the present study aimed to validate the analytical methods of phlorizin and sorbitol to detect addition of apple juice in grape juice. Initially, the methods were validated for the analysis of phlorizin and sorbitol, carried out in liquid chromatography. After validation of the methods, tests were conducted additions of apple juice cultivars Gala and Fugi in grape juices from cultivars Concord, Isabel and Bordô, and were analyzed grape and apple commercial juices. All grape juices show that high concentrations of sorbitol also showed high concentration of phlorizin. Through this study, it was observed that the methods of phlorizin and sorbitol are effective to detect the addition of apple juice grape juice.

Hard cider is an alcoholic drink made from fermented crushed fruit, typically apples. The popularity of this fermented alcoholic beverage has been on the rise within the last decade. Historically, hard cider has been deemed safe due to the presence of ethanol and the low pH. Although there is lack of scientific evidence to prove that hard cider will and can be safe from foodborne pathogens. Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes are three predominate foodborne bacterial pathogens of concern in the food and beverage industry. Escherichia coli O157:H7 in particular has been associated with fresh produce and more specifically apples, and apple products such as apple juice. The purpose of this study was to determine the bactericidal effects of pH, ethanol, and malic acid on Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes to evaluate the safety parameters for safe hard cider production and storage. The fate of foodborne pathogens in cider was determined during hard cider fermentation, in a cider model system, and in commercial cider. Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp, and Listeria monocytogenes did not survive a 5-day fermentation period resulting in a > 7 log CFU/mL reduction of each pathogen with no significant change in pH. The final ABV of the cider at the end of the 5-day fermentation was 4.4%. In the cider model system, the lower the pH and higher the ABV the quicker die off was observed, at pH 2.8, 3.0, 3.2, and 3.4 with 7, 8, and 9% ethanol concentration there was a 6.6 log reduction in E. coli O157:H7 population after 1 day. By the 7-day incubation period, no pathogens were detected at all pH and ABV combinations except for at pH 3.6 and 3.8 with 4% ethanol having ≤0.6 log CFU/mL of the population surviving. Similar E. coli O157:H7 inactivation patterns were observed in the model system and in the commercial ciders. The six commercial ciders observed had varying pH, ABV (%), and malic acid concentrations but successfully resulted in a > 6 log CFU/mL reduction in population of E. coli O157:H7 within 4 days of incubation. The ciders with the highest ABV’s, 8.7 and 9.6% observed a > 6 log reduction by 1 day. It was observed that at some point in time pH plays a bigger role in the presence of less ethanol, but it is clear that ethanol and pH work synergistically to kill of pathogens present in cider fermentation, a cider model, and commercial cider.

Cider production volume has increased over 800% in the past 5 years in North America. This rapid growth of the cider industry coupled with traditional craft approach to cider making necessitates increased research on apple chemistry, processing, and fermentation strategies for cider production. A common problem in cider is the sulfur off-aromas production by yeast during fermentation. Fermentation of cloudy juice is often associated with sulfur off-aromas in white wine production; therefore, pre-fermentation juice clarification is an important and routine step in white winemaking practice. However, cider makers are often reluctant to clarify juice pre-fermentation due to beliefs that pre-fermentation juice clarification will reduce the concentration of yeast assimilable nitrogen (YAN) and polyphenols; thus, negatively impacting cider quality. In this study, different clarification methods were applied on York apple juice, and both raw and clarified juices were fermented into cider. The impact of pre-fermentation juice clarification treatments on the juice and finished cider chemistry was assessed by comparing the primary juice and cider chemistry, YAN concentration and amino acid composition in juice, polyphenol concentration and composition in juice and cider. Different clarification treatments affected the YAN concentration and amino acid composition differently. Polyphenol concentration in juice was decreased and individual polyphenol composition was different after the clarification (p<0.05), but these changes did not persist into the finished cider. The effect of pre-fermentation juice clarification on sensory properties of cider warrants further investigation. Future research should also include the development of appropriate analysis for polyphenol measurement in apple juice and cider. / Master of Science in Life Sciences

Devido à sua vasta biodiversidade, o Brasil dispÃe de uma grande variedade de resÃduos agrÃcolas e agroindustriais, cujo bioprocessamento à de grande interesse econÃmico e social. Entre os biocombustÃveis produzidos em todo o mundo, o etanol produzido no Brasil a partir da cana de aÃÃcar possui lugar de destaque, apresentando notÃvel evoluÃÃo durante as ultimas dÃcadas, alcanÃando assim maturidade e consistÃncia. Contudo, estima-se que a produÃÃo de etanol atravÃs dessa matÃria-prima nÃo seja suficiente para atender a demanda mundial. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produÃÃo de etanol a partir do suco de caju. Para tal fim, inicialmente, avaliou-se a necessidade de suplementaÃÃo do suco de caju para a sua posterior fermentaÃÃo. Nesta etapa, foi observado que nÃo se faz necessÃria a suplementaÃÃo do suco de caju com nutrientes, pois o mesmo in natura jà apresenta todos os nutrientes necessÃrios para o crescimento do microrganismo. Posteriormente, estudou-se o efeito da temperatura na produÃÃo de etanol, avaliando a fermentaÃÃo na faixa de 26 a 42ÂC. Os melhores resultados de rendimento (0,5 g.g-1), produtividade (4,9 g.L-1.h-1), eficiÃncia (92,8%) e produÃÃo mÃxima de etanol (49,3 g.L-1), foram obtidos quando se conduziu a fermentaÃÃo na faixa de 30 a 38ÂC. Os modelos de Monod e Arrhenius foram utilizados para descrever a dependÃncia dos parÃmetros cinÃticos com a temperatura, sendo os resultados obtidos satisfatÃrios. O potencial do suco de caju como fonte de aÃÃcares para a produÃÃo de etanol foi avaliado por diferentes cepas de leveduras dos gÃneros Saccharomyces e Kluyveromyces. Os resultados mostraram que as cepas de Saccharomyces foram bastante superiores quando comparadas Ãs Kluyveromyces quanto à produÃÃo mÃxima de etanol. A levedura que apresentou melhores resultados para os parÃmetros cinÃticos avaliados foi a Saccharomyces cerevisiae CCA008. Por ultimo, para determinar o efeito da concentraÃÃo inicial de substrato na produÃÃo de etanol, estudou-se a faixa de 70, 90, 110, 130 e 150 g.L-1 de substrato inicial. A concentraÃÃo que apresentou melhores resultados para os parÃmetros estudados foi 90 g.L-1. O modelo cinÃtico que conseguiu chegar mais prÃximos dos dados experimentais e assim descrever o processo mais fielmente foi o modelo proposto por Ghose & Thyagi. Com estes resultados, conclui-se que o uso do suco de caju como substrato para a produÃÃo de etanol trarà benefÃcios econÃmicos, pois estaremos utilizando um substrato de baixo custo, e ambientais, jà que o mesmo à um resÃduo agroindustrial proveniente da produÃÃo de castanha de caju. / Despite its big biodiversity, Brazil has a great variety of agriculturists and agroindustrials which its bioprocess has a lot of economic and social interest. Among all the ethanol produced all over the world, the ethanol produced in Brazil made of cane of sugar has great distinction. Its evolution on the last decade is remarkable reaching its maturity and consistency. Within all it is estimated that the ethanol produced with that material is not enough to be spread and supply worldwide. The object of this article is to evaluate the production of the ethanol made with cashew apple juice. In this stage, it was observed that it is not necessary to supplement the cashew apple juice to posterior fermentation because the juice already shows all the nutrients necessary for the growth of the microorganism. Later there was a study showing that the temperature in the production of ethanol evaluating its fermentation between 26 and 42ÂC. The best results of revenue (0,5 g.g-1), productivity (4,9 g.L-1.h-1), efficiency (92,8%) and the maximum production of ethanol (49,3 g.L-1), It was gained when the fermentation was conducted between 30 to 38ÂC. The models of Monod and Arrhenius were used to describe the dependence of the kinetic parameter with the temperature, showing the results to be satisfactory. The potential of the cashew apple juice being a source of sugar for the production of ethanol was evaluated by different sources of the genders Saccharomyces and Kluyveromyces. The results showed that the strains of Saccharomyces were higher when compared to the Kluyveromyces to the maximum production of ethanol. The strain that showed the best results for the kinetic parameter that was evaluated was Saccharomyces cerevisiae CCA008. At last, to determine the effect of the initial concentrate substratum in the production of ethanol, it was studied the range of 70, 90, 110, 130 and 170 g.L-1 of initial substratum. The one that showed the best results for the parameters studied was 90 g.L-1. The kinetic model that came closer to the ones experimented and could explain the process best was the model proposed by Ghose & Thyagi. In conclusion, with those results shows that the cashew apple juice used in the production of ethanol will bring great economic benefits because it is a product of low cost and economic as well as to the environment being a agroindustial product deriving from the production of the cashew nut.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / A celulose bacteriana (CB) desperta grande interesse por parte dos pesquisadores por apresentar estrutura nanomÃtrica, alto Ãndice de cristalinidade, alta porosidade, biocompatibilidade e elevado potencial tecnolÃgico. Diversas fontes de carbono alternativas tÃm sido estudadas para a produÃÃo de CB obtendo-se resultados satisfatÃrios quando compara-se com mÃtodos tradicionais que utilizam meio sintÃticos. O objetivo do presente trabalho consistiu em avaliar a produÃÃo de CB utilizando fontes agroindustriais (lÃquido de sisal e suco de caju) como substrato, no cultivo de Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769 sob condiÃÃes estÃticas. Para tal, avaliou-se o efeito da concentraÃÃo de aÃÃcares, pH e suplementaÃÃo do meio com fontes de nitrogÃnio na produÃÃo de CB. Avaliou-se tambÃm a eficiÃncia da purificaÃÃo e o grau de cristalinidade da CB obtida. A maior produÃÃo de CB foi obtida apÃs cultivo da bactÃria por 10 dias utilizando meio obtido atravÃs da diluiÃÃo do lÃquido de sisal para 15 g/L de aÃÃcares, com ajuste de pH em 5 e suplementaÃÃo do meio com 7,5 g/L de extrato de levedura. Para o suco de caju a maior produÃÃo obtida foi de 0,34 g/L, apÃs 5 dias de cultivo e com meio ajustado para 50 g/L de aÃÃcares. Quanto Ãs caracterizaÃÃes tÃrmicas (TGA e DSC), Raio X e FTIR, a CB obtida a partir do lÃquido do sisal apresenta perfis semelhantes à CB obtida em meio padrÃo. Conclui-se que o lÃquido do sisal à o substrato mais promissor para a produÃÃo de CB. / Bacterial cellulose (BC) is an interesting biomaterial for researchers because it presents structure in nanoscale dimensions, high crystallinity degree, high porosity, biocompatibility, and high technological potential. Alternative carbon sources have been studied to replace traditional synthetic medium as a substrate for BC production, achieving satisfactory results. The aim of this work was to evaluate BC production using agro-industrial sources (sisal juice and cashew apple juice) as substrates in Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769 cultivation under static conditions. The effects of sugars concentration, pH, and nitrogen sources supplementation were evaluated on the BC yield production. The efficiency of the BC purification process and the crystallinity degree of BC were also evaluated. The higher yield of BC was obtained after 10 days of cultivation in the medium based on sisal juice with the following parameters: 15 g/L of sugars, pH 5, and nitrogen supplementation with 7.5 g/L of yeast extract. When use cashew apple juice, the higher yield of BC was obtained after 5 days of cultivation in the medium with 50 g/L of sugars. The BC from the sisal juice medium presented similar TG, DSC, XRD, and FTIR characteristics to the BC from the standard medium. Thus, the sisal juice is a suitable substrate for BC production.

Escherichia coli O157:H7 can contaminate dropped apples used for juicing via contact with manure or fecally tainted irrigation water and attach to the flesh of the apple through bruises and wounds where surface sanitizers are not effective. The goal of this project was to determine the efficacy of gamma irradiation at the maximum allowed dose of 1000 Gy to inactivate Escherichia coli O157: H7 in whole apples used for juicing. Whole apples were punctured to simulate wounds which were then inoculated with an outbreak strain of E.coli O157:H7 and subjected to gamma irradiation at doses upto 1000 Gy. The D-value of the E.coli O157:H7 strain was 334 Gy indicating that irradiation at 1000 Gy would result in a 3-log reduction of this pathogen. Contaminated apples were also stored for 3 weeks at refrigerated temperature during which time E.coli O157:H7 survived but did not grow. The inoculated apples were juiced, and the juice was stored up to 72 h. There was no change in counts of E.coli O157:H7 in the juice from the control apples, but irradiation at >600 Gy reduced counts by >3 logs, and survivors were not detected after 72 h storage. Sensory testing of juice treated at 652 Gy indicated consumers could tell the difference from control juice, due mostly to greater sweetness of the juice from irradiated apples. These results show that E.coli O157:H7 can easily survive in bruised apples and the juice made from them. Irradiation at 1000 Gy can provide significant lethality of E.coli O157:H7 in apples and juice conferring a greater level of safety without negative effects on sensory quality.

O desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de efluentes contendo corantes tem sido alvo de grande interesse nos últimos anos, devido ao aumento da conscientização acerca da preservação ambiental, além da rigidez da legislação específica. Neste contexto, a adsorção tem se mostrado uma técnica bastante promissora para a remoção de cor, uma vez que apresenta custo relativamente baixo, além de possuir apreciável eficiência. Considerando os aspectos mencionados, este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um resíduo sólido proveniente da indústria de suco de maçã na remoção do corante catiônico azul de metileno em meio aquoso. Após sua coleta e preparação, o bagaço de maçã foi caracterizado por meio de várias técnicas, como análise elementar, espectroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier, espectroscopia de ressonância magnética nuclear de carbono-13 no estado sólido, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A área superficial específica, bem como o diâmetro médio das partículas e o pH no ponto de carga zero foram igualmente determinados. Após a caracterização, a capacidade de adsorção do bagaço de maçã foi investigada em sistema de batelada. A concentração de corante remanescente em todos os experimentos de adsorção foi estimada por meio de uma curva de calibração, utilizando-se a técnica de espectroscopia de absorção molecular na região do visível. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, tais como concentração inicial do corante, massa de adsorvente, pH do meio, velocidade de agitação do sistema e temperatura, foi avaliada por meio da execução de planejamento fatorial. Com relação ao equilíbrio de adsorção, foi verificado que a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos resultados experimentais em todas as temperaturas avaliadas, apresentando valores para a constante de Langmuir (KL) e para a capacidade máxima de adsorção (qm) nas faixas 0,0951 a 0,1122 L mg-1 e 97,60 a 133,15 mg g-1, respectivamente. Do ponto de vista termodinâmico, os resultados revelaram um processo físico e espontâneo, com valores de ΔG°ads menores do que -0,59 kJ mol-1, enquanto que ΔH°ads e ΔS°ads resultaram em -19,84 kJ mol-1 e -62,72 J mol-1 K-1, respectivamente. No que se refere à cinética de adsorção, o modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor descreveu o processo. O estudo dos mecanismos de transferência de massa demonstrou que o processo de adsorção é controlado tanto pela difusão no filme estagnado que recobre as partículas, quanto pela difusão intrapartícula no interior dos poros das mesmas para a maior parte das condições de processo verificadas. Os valores para o coeficiente de transferência de massa através do filme estagnado (kf) situaram-se na faixa de 0,57 × 10-6 a 3,13 × 10-5 m min-1, enquanto que a constante de velocidade de difusão intrapartícula (kint) ficou compreendida entre 4,43 e 9,81 mg g-1 min-1. Por fim, o bagaço de maçã mostrou ser um bom adsorvente para a remoção do corante catiônico azul de metileno, podendo ser reutilizado em mais de um ciclo de remoção, sem perdas significativas de propriedades após o processo de regeneração utilizando etanol como solvente. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-07-22T19:21:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis Rafael Bonetto.pdf: 3625274 bytes, checksum: b586378c3ea99b12edd36246954da943 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T19:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis Rafael Bonetto.pdf: 3625274 bytes, checksum: b586378c3ea99b12edd36246954da943 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The development of new technologies for the treatment of wastewater containing dyes has generated a great interest in recent years, due to increase awareness about environmental preservation, in addition to the rigidity of specific legislation. In this sense, the adsorption has been a promising technique for color removal, once it offers relatively low-cost, besides to be endowed appreciable efficiency. Considering the mentioned aspects, this study aimed to evaluate the adsorption capacity of a solid agro-industrial waste from apple juice industry (pomace) in the removal of methylene blue cationic dye in aqueous medium. After its collection and preparation, the biomass was characterized by means of several techniques, including elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, solid-state 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The specific surface area, as well as the average diameter of the particles and the pH at the point of zero charge were also determined. After characterization, the adsorption capacity of the apple pomace was investigated in a batch system. The concentration of dye in all remaining adsorption experiments was estimated using a calibration curve by means of molecular absorption spectroscopy in the visible region. Furthermore, the influence of experimental parameters such as initial dye concentration, adsorbent amount, pH of the medium, stirring rate of the system and temperature were also evaluated by a factorial design. Concerning the adsorption equilibrium, the Langmuir isotherm provided the best fit for the experimental data for all temperature evaluated, with values for the Langmuir constant (KL) and maximum adsorption capacity (qm) situated in the ranges from 0.0951 to 0.1122 L mg-¹ and 97.60 to 133.15 mg g-¹, respectively. From the thermodynamic point of view, the results revealed a physical and spontaneous adsorption process, with values lower than -0.59 kJ mol-1 for ΔG°ads, while ΔH°ads and ΔS°ads resulted in -19.84 kJ mol-1 and -62.72 J mol-1 K-1, respectively. The adsorption kinetics was better described using a pseudo-second-order model. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption process is controlled by either diffusion on the stagnant film that covering the particles and intraparticle diffusion inside particle porous in the most part of experimental conditions tested. The values of stagnant film mass transfer coefficient (kf) lie within 0.57 × 10-6 to 3.13 × 10-5 m min-1 range, while intraparticle diffusion rate constant (kint) remained between 4.43 and 9.81 mg g-1 min-1. Finally, the apple pomace shown to be a suitable adsorbent for the removal of methylene blue cationic dye and can be reused for several adsorption cycles without significant properties losses after the regeneration process using ethanol as a solvent.

O desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de efluentes contendo corantes tem sido alvo de grande interesse nos últimos anos, devido ao aumento da conscientização acerca da preservação ambiental, além da rigidez da legislação específica. Neste contexto, a adsorção tem se mostrado uma técnica bastante promissora para a remoção de cor, uma vez que apresenta custo relativamente baixo, além de possuir apreciável eficiência. Considerando os aspectos mencionados, este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um resíduo sólido proveniente da indústria de suco de maçã na remoção do corante catiônico azul de metileno em meio aquoso. Após sua coleta e preparação, o bagaço de maçã foi caracterizado por meio de várias técnicas, como análise elementar, espectroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier, espectroscopia de ressonância magnética nuclear de carbono-13 no estado sólido, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A área superficial específica, bem como o diâmetro médio das partículas e o pH no ponto de carga zero foram igualmente determinados. Após a caracterização, a capacidade de adsorção do bagaço de maçã foi investigada em sistema de batelada. A concentração de corante remanescente em todos os experimentos de adsorção foi estimada por meio de uma curva de calibração, utilizando-se a técnica de espectroscopia de absorção molecular na região do visível. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, tais como concentração inicial do corante, massa de adsorvente, pH do meio, velocidade de agitação do sistema e temperatura, foi avaliada por meio da execução de planejamento fatorial. Com relação ao equilíbrio de adsorção, foi verificado que a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos resultados experimentais em todas as temperaturas avaliadas, apresentando valores para a constante de Langmuir (KL) e para a capacidade máxima de adsorção (qm) nas faixas 0,0951 a 0,1122 L mg-1 e 97,60 a 133,15 mg g-1, respectivamente. Do ponto de vista termodinâmico, os resultados revelaram um processo físico e espontâneo, com valores de ΔG°ads menores do que -0,59 kJ mol-1, enquanto que ΔH°ads e ΔS°ads resultaram em -19,84 kJ mol-1 e -62,72 J mol-1 K-1, respectivamente. No que se refere à cinética de adsorção, o modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor descreveu o processo. O estudo dos mecanismos de transferência de massa demonstrou que o processo de adsorção é controlado tanto pela difusão no filme estagnado que recobre as partículas, quanto pela difusão intrapartícula no interior dos poros das mesmas para a maior parte das condições de processo verificadas. Os valores para o coeficiente de transferência de massa através do filme estagnado (kf) situaram-se na faixa de 0,57 × 10-6 a 3,13 × 10-5 m min-1, enquanto que a constante de velocidade de difusão intrapartícula (kint) ficou compreendida entre 4,43 e 9,81 mg g-1 min-1. Por fim, o bagaço de maçã mostrou ser um bom adsorvente para a remoção do corante catiônico azul de metileno, podendo ser reutilizado em mais de um ciclo de remoção, sem perdas significativas de propriedades após o processo de regeneração utilizando etanol como solvente. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The development of new technologies for the treatment of wastewater containing dyes has generated a great interest in recent years, due to increase awareness about environmental preservation, in addition to the rigidity of specific legislation. In this sense, the adsorption has been a promising technique for color removal, once it offers relatively low-cost, besides to be endowed appreciable efficiency. Considering the mentioned aspects, this study aimed to evaluate the adsorption capacity of a solid agro-industrial waste from apple juice industry (pomace) in the removal of methylene blue cationic dye in aqueous medium. After its collection and preparation, the biomass was characterized by means of several techniques, including elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, solid-state 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The specific surface area, as well as the average diameter of the particles and the pH at the point of zero charge were also determined. After characterization, the adsorption capacity of the apple pomace was investigated in a batch system. The concentration of dye in all remaining adsorption experiments was estimated using a calibration curve by means of molecular absorption spectroscopy in the visible region. Furthermore, the influence of experimental parameters such as initial dye concentration, adsorbent amount, pH of the medium, stirring rate of the system and temperature were also evaluated by a factorial design. Concerning the adsorption equilibrium, the Langmuir isotherm provided the best fit for the experimental data for all temperature evaluated, with values for the Langmuir constant (KL) and maximum adsorption capacity (qm) situated in the ranges from 0.0951 to 0.1122 L mg-¹ and 97.60 to 133.15 mg g-¹, respectively. From the thermodynamic point of view, the results revealed a physical and spontaneous adsorption process, with values lower than -0.59 kJ mol-1 for ΔG°ads, while ΔH°ads and ΔS°ads resulted in -19.84 kJ mol-1 and -62.72 J mol-1 K-1, respectively. The adsorption kinetics was better described using a pseudo-second-order model. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption process is controlled by either diffusion on the stagnant film that covering the particles and intraparticle diffusion inside particle porous in the most part of experimental conditions tested. The values of stagnant film mass transfer coefficient (kf) lie within 0.57 × 10-6 to 3.13 × 10-5 m min-1 range, while intraparticle diffusion rate constant (kint) remained between 4.43 and 9.81 mg g-1 min-1. Finally, the apple pomace shown to be a suitable adsorbent for the removal of methylene blue cationic dye and can be reused for several adsorption cycles without significant properties losses after the regeneration process using ethanol as a solvent.

Orientadores: Pilar Rodriguez de Massaguer, Amauri Rosenthal / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Ana_AndersondeSouza_M.pdf: 2935543 bytes, checksum: 8836bcdf5bfa2652ee4e277718b808dc (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A patulina é uma micotoxina produzida por fungos pertencentes aos gêneros Penicillium, Aspergillus e Byssochlamys. Penicillium expansum se destaca por ser potencial produtor de patulina nas maçãs, enquanto Byssochlamys nivea e B.fulva se destacam pela potencial produção desta micotoxina em sucos de maçãs pasteurizados. À patulina tem sido atribuídos diversos efeitos agudos e crônicos adversos à saúde humana. No presente estudo determinou-se quantitativamente o risco dos níveis de patulina no suco de maçã ultrapassar o limite de 50ppb estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) e a probabilidade de produção da patulina por bolores termoresistentes sobreviventes à pasteurização do produto. Para isto, i) avaliou-se a ocorrência de bolores termoresistentes e patulina em amostras pertencentes à 5 diferentes lotes de suco de maçã provenientes de uma unidade produtora localizada no sudeste do Brasil; ii) avaliou-se a capacidade de produção da patulina por cepas de B.fulva (IOC 4518) e B.nivea (ATCC 24008 e FRR 4421) em suco de maçã armazenado à 21ºC e à 30ºC (consideradas temperaturas médias anuais das regiões tropicais e subtropicais do Brasil); iii) determinou-se a cepa Byssochlamys produtora de patulina mais termoresistente dentre as três estudadas, em suco de maçã; iv) determinou-se a resistência térmica através do método dos tubos TDT (thermal death tubes) da cepa mais termoresistente; v) Estabeleceu-se o efeito da pasteurização em sistema contínuo (UHT), simulando as condições industriais, sobre a cepa de Byssochlamys spp mais termoresistente produtora de patulina; vi) determinou-se a probabilidade de produção de patulina pela cepa mais termoresistente produtora de patulina em suco clarificado de maçã variando-se a temperatura de estocagem (21ºC e 30ºC), com carga remanescente pós-processo de 10º e 101 esporos / 100 mL e vii) determinou-se quantitativamente o risco da patulina em suco clarificado de maçã a partir de 15 cenários que relacionados a diferentes cargas de esporos sobreviventes e temperatura de estocagem do suco pós-pasteurização, utilizando-se a modelagem de Monte Carlo, feita através do software @RISK versão 4.5 for students com 1 simulação e 10000 iterações. Os resultados revelaram que a ocorrência de bolores termoresistentes nas amostras de suco de maçã é baixa (<10ºesporos/100mL), com a cepa isolada de (Aspergillus carneus ¿ IOC 4519) não sendo confirmada como um bolor termoresistente. As três cepas estudadas (B.nivea FRR 4421, B.nivea ATCC 24008 e B.fulva IOC 4518) foram capazes de produzir a patulina em concentrações que dependeram da carga de esporos inoculada no suco de maçã, temperatura de estocagem e material de embalagem. B.fulva IOC 4518 foi determinada como a cepa mais termoresistente, sobrevivendo ao choque térmico de 95ºC por 5 min. Valores D* à 85ºC, 90ºC, 92ºC e 95ºC iguais a 64,58 min; 16,68 min; 6,31 min e 3,10 min, respectivamente foram obtidos, enquanto o valor Z foi igual a 7,4ºC. O processo de pasteurização do suco de maçã na unidade Microthermics mostrou que há variabilidade com relação ao número de reduções causadas pelo processo equivalente ao industrial quando variações na temperatura de processo da ordem de até 1ºC são observadas. Maiores probabilidades de crescimento de B.fulva IOC 4518 e maior extensão da deterioração no suco de maçã estão relacionadas ao aumento da carga de esporos sobreviventes e temperatura de estocagem pós-processo. A produção de patulina por B.fulva IOC 4518 é influenciada principalmente pela temperatura de estocagem quando a carga de sobreviventes é elevada (101esporos/100mL), com maiores quantidades da micotoxina sendo produzidas à 30ºC do que à 21ºC. Através do modelo de risco para o suco de maçã e patulina pôde-se concluir que a etapa de recepção é sempre a que mais impactou para que níveis elevados de patulina estejam presentes nos sucos de maçã. Mas, a etapa de estocagem após a pasteurização quando há bolores termoresistentes sobreviventes, foi a responsável pelas maiores concentrações finais de patulina, à medida que se aumentava o tempo de estocagem. As etapas de lavagem, filtração e seleção das frutas, respectivamente, são as responsáveis pela redução nos níveis de patulina durante o processamento do suco, enquanto a pasteurização em virtude da elevada resistência térmica desta micotoxina praticamente não apresenta efeito algum para redução dos níveis da micotoxina no produto final. Após 10000 iterações, dentre os 15 cenários avaliados, somente nos de número 1 (sem sobreviventes à pasteurização e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa), 2 (sem sobreviventes à pasteurização e concentração de patulina na matéria-prima na faixa média), 4 (10ºesporos/100mL de B.fulva IOC 4518 sobreviventes à pasteurização, com temperatura de estocagem de 21ºC e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa) e 7 (10ºesporos/100mL de B.fulva IOC 4518 sobreviventes à pasteurização, com temperatura de estocagem de 30ºC e concentração de patulina na matéria-prima na faixa baixa) o limite de 50ppb de patulina não seria ultrapassado para nenhuma das iterações, considerando-se valores médios e máximos da concentração final desta micotoxina. A distribuição da concentração de patulina no produto final se ajustou às distribuições do tipo Betageneral, Lognormal e Inversa Gaussiana dependendo da concentração de patulina na recepção das frutas, com a média e a maior parte dos dados se concentrando à esquerda / Abstract: Patulin is a mycotoxin produced by some species from Penicillium, Aspergillus and Byssochlamys ssp genera. Penicillium expansum are known by their potential to produce patulin in apples, while Byssochlamys nivea and B.fulva are recognized by its potential to produce this micotoxin in pasteurized apple juice. Several acute and chronic effects to human health have been attributed to patulin. This study has quantitatively assessed the risk of levels of patulin to exceed the level established by The World Health Organization ¿ WHO (50ppb) and also was determined the probability of patulin being produced by heat-resistant mold which survived the apple juice pasteurization. Therefore, the following items have been analyzed: i) it was evaluated the occurrence of heat resistant mold and patulin in samples belonging to 5 different lots of apple juice from a factory located in the southeast of Brazil; ii) the ability of patulin production by the strains of B.fulva (IOC 4518) and B.nivea (ATCC 24008 and FRR 4421) in apple juice stored at 21°C and 30°C (these are average year temperature in the tropical and subtropical regions of Brazil); iii) it was determined which of the three patulin producer strains, B. fulva and/or B.nivea, was the most heat resistant in apple juice; iv) it was determined the heat resistance (D and Z values) of the most heat resistant patulin producer strain of Byssochlamys using thermal death tubes (TDT); v) the effect of the continuous pasteurization system (UHT), simulating the industrial conditions, has been established over the most heat resistant and patulin producer strain of Byssochlamys spp; vi) the probability of producing patulin by the most heat resistant strain in clarified apple juice stored at 21°C and 30°C with a survival level post pasteurization process of 10º e 101 spores/100 mL, has also been established. vii) it has been quantitatively assessed the risk of patulin in clarified apple juice using Monte Carlo simulation, with @Risk software for students (version 4.5). The simulation was carried out with 10000 iterations. The results showed that the occurrence of heat resistant mold in the apple juice samples examined was low (<10ºesporos/100mL), with the strain Aspergillus carneus ¿ IOC 4519 isolated not confirming their heat resistance. The three mold strains studied (B.nivea FRR 4421, B.nivea ATCC 24008 and B.fulva IOC 4518) were able to produce patulin in concentrations that were dependent of spore inocula in apple juice, storage temperature and package type. B.fulva IOC 4518 was determined as the most heat resistant strain, surviving to heat shock at 95ºC/5 min. D* values at 85ºC, 90ºC, 92ºC and 95ºC of 64,58 min; 16,68 min; 6,31 min and 3,10 min, respectively were obtained, while z value was of 7.4ºC. The apple juice pasteurization process applied in a Microthermics pilot plant showed variability related to the number of decimal reductions caused by the equivalent process when temperature variations were near 1ºC. Higher growth probabilities for B.fulva IOC 4518 and higher extension of spoilage of apple juice are related to the increase of survival spore level and to storage temperature pos-pasteurization. The patulin production by B.fulva IOC 4518 was mainly influenced by storage temperature when survival spores level is elevated (101spores/100mL), with the higher quantities of this mycotoxin being produced at 30ºC than 21ºC. The risk assessment model for the apple juice and patulin showed that fruit reception is always the step that more impacted to higher levels of patulin being found in apple juices. However, storage step after pasteurization, when there are heat resistant survivors was responsible for the higher final concentrations, when the storage time increased. Fruit washing, juice filtration and fruit selection, respectively, are the main responsible steps to reduce patulin levels during apple juice processing, while juice pasteurization due to high heat resistance of patulin practically does not presents effects on mycotoxin reduction in the final product. After 10000 iterations, among the 15 scenarios evaluated, only in the scenario number 1 (without mold survival to pasteurization and with low level of patulin concentration in fruits), 2 (without mold survival to pasteurization and with medium level of patulin concentration in fruits), 4 (10º/100mL of B.fulva IOC 4518 spores survival to pasteurization, with storage temperature at 21ºC and low level of patulin in fruits) and 7 (10º/100mL of B.fulva IOC 4518 spores survival to pasteurization, with storage temperature at 30ºC and low level of patulin in fruits) the limit of 50ppb of patulin would not be exceeded for any of iterations, considering medium and maximum values of the final quantity of this mycotoxin. The final distribuition of patulin concentration in apple juice best fitted to Betageneral, Lognormal and Inverse Gaussian depending on the concentration on fruit reception, with the mean and the most part of data skewed to the left / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos