Este trabalho aplicou uma tecnologia alternativa para a obtenção de polpa de acerola pasteurizada com alto valor agregado mediante a aplicação de uma técnica promissora de processamento, o aquecimento ôhmico. O objetivo principal foi estudar essa tecnologia, avaliando sua aplicabilidade no tratamento térmico de alimentos líquidos e também a influência das variáveis de processo sobre a degradação de compostos nutricionais da polpa. Inicialmente, foram determinadas algumas propriedades físicas de polpa de acerola - tais como massa específica, condutividade elétrica, calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica - para posterior utilização desses dados em estudos envolvendo a modelagem do processo de aquecimento ôhmico. Os resultados obtidos demonstram que é possível a utilização das propriedades físicas da água, uma vez que os valores encontrados experimentalmente são muito próximos aos valores tabelados para a água pura. Na sequência, um sistema de aquecimento ôhmico em escala de bancada foi projetado, construído e validado. Foi realizada uma avaliação dos parâmetros críticos de processo durante a operação do sistema de aquecimento ôhmico. Após a construção de três células ôhmicas, o aparato desenvolvido tornou-se adequado para a realização de estudos e testes envolvendo o tratamento térmico de polpas de frutas. Em seguida, foram realizados estudos avaliando a degradação da vitamina C, de antocianinas e também perdas de cor em polpa de acerola após o tratamento térmico da mesma pela aplicação do processo de aquecimento ôhmico e aquecimento convencional (aquecimento por transferência de calor em célula encamisada). Nesses estudos foram analisadas diferentes condições de processamento, visando uma maior conservação dos compostos nutricionais. No primeiro estudo, a tecnologia de aquecimento ôhmico foi estudada através de um planejamento fatorial onde o teor de sólidos totais da polpa (2 a 8%) e a tensão (120 a 200 V) do sistema de aquecimento foram as variáveis avaliadas. Ambas variáveis influenciaram significativamente a degradação do ácido ascórbico. A tensão exerceu efeito positivo, ou seja, um aumento da tensão promoveu um aumento da degradação do composto. Por outro lado, a variável teor de sólidos exerceu um efeito negativo sobre a variável de resposta. A comparação com o processo convencional de pasteurização demonstrou que o aquecimento ôhmico, quando realizado com baixos valores de tensão, apresenta valores de degradação ácido ascórbico bastante semelhantes aos do aquecimento convencional. Contudo, altos valores de tensão promoveram uma maior degradação de composto. Este comportamento pode ser explicado pelo aumento de reações eletroquímicas quando elevados gradientes de tensão são utilizados; essas reações catalisam as vias de degradação do ácido ascórbico na presença de oxigênio. No segundo estudo conduzido, foi avaliado o efeito da frequência do campo elétrico (10 a 105 Hz) na degradação do ácido ascórbico e na alteração de cor da polpa de acerola durante o aquecimento ôhmico comparativamente ao aquecimento convencional. Os resultados demonstraram que a utilização de baixa frequência (10 Hz) resultou em maior taxa de degradação de ácido ascórbico e maiores alterações de coloração devido a reações eletroquímicas. O aquecimento ôhmico utilizando frequência acima de 100 Hz e a tecnologia convencional apresentaram taxas de degradação de ácido ascórbico e alterações de cor similares, indicando que acima de 100 Hz as reações eletroquímicas são minimizadas e o principal mecanismo de degradação é a oxidação. O aumento da frequência para valores acima de 100 Hz não afetou a cinética de degradação de ácido ascórbico e as mudanças de cor. Esse comportamento foi observado mesmo em altas frequências onde não há tempo suficiente para a polarização de equilíbrio ser estabelecida e, portanto, as moléculas não são capazes de se reorientar no campo elétrico variando rapidamente. No terceiro estudo, foi investigada a influência da presença de sólidos quando se utiliza diferentes frequências de campo elétrico por meio da comparação da cinética de degradação de ácido ascórbico na polpa e no soro (obtido por centrifugação da polpa). Os resultados mostraram um comportamento distinto da cinética de degradação entre a polpa e o soro na faixa de frequências entre 10 e 1000 Hz, indicando que a presença de partículas sólidas pode afetar tanto as taxas de aquecimento no meio circundante, como também o processo de polarização estimulado pelo campo elétrico oscilante. Os sólidos insolúveis presentes na polpa podem participar de interações que restringem as orientações dipolares, afetando o tempo de relaxamento das moléculas. Estes fenômenos podem ter influenciado a capacidade de doar hidrogênio em reações de oxidação. Por fim, um estudo avaliando o efeito do aquecimento ôhmico e convencional sobre a cinética de degradação de antocianinas monoméricas de polpa de acerola em temperaturas variando de 75 a 90 °C foi conduzido. Os resultados indicaram mecanismos de degradação similares visto que as constantes de velocidade foram estatisticamente semelhantes em todas as temperaturas, os parâmetros termodinâmicos apresentaram valores aproximados para ambas as tecnologias de aquecimento e o valor de energia de ativação para os dois processos foi equivalente. De um modo geral, os resultados obtidos no presente trabalho demonstraram que o aquecimento ôhmico pode ser visto como uma tecnologia potencial para o tratamento térmico dos alimentos que contêm níveis significativos de antocianinas e ácido ascórbico. Para tanto, é necessário a utilização de materiais adequados na confecção dos eletrodos e sensores de temperatura e também a utilização frequências de campo elétrico mais elevadas, para evitar a ocorrência de reações eletroquímicas. Os estudos que avaliaram os efeitos não térmicos associados com a passagem de eletricidade pelo alimento na degradação dos compostos bioativos demonstraram que a utilização de corrente elétrica alternada acima de 100 Hz não influencia na degradação desses compostos. / The aim of the present work was to develop an alternative method for pasteurization of acerola pulp using a promising processing technology: ohmic heating. The main objective was to study this technology, to evaluate its applicability for the heat treatment of liquid foods and also to study the influence of process parameters on the degradation of the nutritional compounds of the pulp. Initially, some physical properties of the acerola pulp - such as density, electrical conductivity, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity - were determined for subsequent studies aiming to model the ohmic heating process. The results showed that the thermophysical properties of the pulp are close to the thermophysical properties of the pure water. Further, a bench scale ohmic heating system that operates in batch mode, was designed, built and validated. An assessment of the critical process parameters during operation of the ohmic heating system was performed. After the construction of three ohmic cells, the apparatus developed was appropriate to run experiments for the heat treatment of fruit pulps and juices. In addition, studies were conducted to evaluate vitamin C and anthocyanins degradation, as well as loss of color, in acerola pulp after heat treatment by ohmic and conventional heating (heat transfer in jacketed cell). Different processing conditions were investigated to enhance preservation of the nutritional compounds. In the first study, the ohmic heating technology was studied using a Central Composite Rotatable Design in which the variables evaluated were the total solids content of the pulp (2 – 8 g/100g) and the heating voltage (120 – 200 V). Both variables significantly influenced the degradation of ascorbic acid. The voltage gradient had a positive effect, i.e., an increase in the voltage gradient lead to an increase in the ascorbic acid degradation. Moreover, the solids content negatively affected the dependent variable. Ohmic heating, when performed with low voltage gradients, exhibited ascorbic acid degradation similar to conventional heating. However, high voltage gradients increased ascorbic acid degradation. This behavior may be explained by the increase of electrochemical reactions when using high voltage gradients, which can adversely affect the ascorbic acid and catalyze the degradation pathways in the presence of oxygen. In the second study, the effect of the electric field frequency (from 10 to 105 Hz) on ascorbic acid degradation and color changes in acerola pulp during ohmic heating was evaluated and this technology was compared with the conventional heating process. Low electric field frequency (10 Hz) showed higher ascorbic acid degradation and higher color changes probably due to occurrence of electrochemical reaction. Ohmic (above 100 Hz) and conventional heating processes showed similar degradation rates of ascorbic acid. This might be an indication that above 100 Hz the electrochemical reactions were probably minimized and the mainly mechanism of degradation is the oxidation. The increase of the field frequency (above 100 Hz) during ohmic heating did not affect the degradation kinetics of ascorbic acid. This was observed even at high frequencies where the molecules are not able to reorient in the rapidly varying electric field and there is no time for an equilibrium polarization to be established. The third study investigated the influence of the presence of solids when different frequencies were used by comparing the degradation kinetics of the pulp and the serum (obtained by pulp centrifugation). A distinct behavior between the degradation kinetics of the pulp and the serum in the range of frequencies between 10 and 1000 Hz indicates that the presence of solids may have an influence on ascorbic acid degradation. The presence of solid particles might affect both the heating rates in the surrounding medium and the polarization process stimulated by the oscillating electric field. The pulp had insoluble solids which may have participated on bonding interactions that restrict the dipolar orientations affecting the relaxation time of the molecules. These phenomena may have influenced the hydrogendonating capability in oxidation reactions. Finally, a study to evaluate the effect of ohmic and conventional heating on the degradation kinetics of monomeric anthocyanins of acerola pulp at temperatures ranging from 75 to 90 °C was conducted. The results indicate similar mechanisms of degradation when using ohmic and conventional heating since the rate constants were statistically similar in all temperatures evaluated, all thermodynamic parameters showed close values for both heating technologies and ohmic and conventional heating showed the same value of activation energy. Overall ohmic heating can be seen as a potential technology for heat treatment of foods containing significant levels of anthocyanins and ascorbic acid. Therefore, it is importance to use either inert coatings on electrodes and sensors, and high frequency electric currents to control electrochemical reactions. Studies to evaluate the “non-thermal” effects associated with using electricity during a thermal process showed that the passage of alternating electric current through the product (above 100 Hz) did not influence the degradation of bioactive compounds, since comparative results between this technology and conventional heating were similar.

Este trabalho apresenta uma avaliação de possibilidade técnica e viabilidade econômica de uso de energia solar como alternativa à energia elétrica no aquecimento de banho de neutralização na decapagem de fio máquina de indústria siderúrgica. O trabalho contém o dimensionamento de um sistema utilizando 35 conjuntos de coletores solares de tubo evacuado, totalizando uma área de absorção de 84 m2, além de um tanque térmico, tubulações e acessórios necessários. Para a simulação da economia de energia possível, inicialmente foram obtidos valores de referência de irradiação total e temperatura ambiente a cada hora do ano, inserindo-se a irradiação média mensal e a longitude e latitude do local de interesse no software Radiasol (Krenzinger e Bugs, 2010), desenvolvido na UFRGS. Estes dados foram alocados em uma planilha Excel gerando uma tabela com um total de 3760 linhas. Em seguida foram calculados e inseridos sequencialmente, em cada linha da planilha, os valores de área de coleta, eficiência dos coletores, calor absorvido, potência necessária, acúmulo de energia e temperatura da água no tanque térmico. Por último foi totalizada a energia absorvida ao longo do ano e calculada a economia resultante para diversos valores de custo de kWh. A análise econômica indicou uma taxa anual de retorno do investimento entre 3,19% e 24,7% quando considerado um período de 10 anos. Ressalta-se que além dos fatores técnico e econômico, a viabilização de projetos utilizando energia solar também contribui para disseminar uma nova cultura de aproveitamento energético com benefícios ambientais, na medida em que reduz a emissão de gases efeito estufa, que em grande parte são associados a atividade industrial. Este benefício ambiental resulta na melhoria da imagem da empresa. / This work presents a study of technical and economic viability of using solar energy for heating water of the neutralizations tank in the pickling process of wire rod in one steel mill when compared to the use of electric energy. The work contains the design of a system of 35 sets of evacuated solar collectors, with 84 m2 of absorption area besides the necessary thermic tank, pipes and accessories. The economic evaluation resulted in a return rate between 3,19% and 24,7% when considering 10 years of operation. To simulate the possible saving of energy, the first step was to obtain reference values for total irradiation and local temperature filling in the monthly irradiation average, the longitude and latitude of the site of the project, in the software Radiasol (Krenzinger e Bugs, 2010), developed in UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). These data were inserted in an Excel spreadsheet generating a table with 3760 lines. After that, in each line of the table, the values of collecting area, collector efficiency, absorbed heat, energy demand, energy build up and temperature in the thermal tank were calculated and inserted. Then, the annual absorbed energy and energy saving were calculated for several values of kWh. The economic analysis indicates an annual return rate between 3,19% and 24,7%, when considered a 10 years period. It is important to highlight that, beyond the technical and economic factors, the implementation of solar energy projects also contributes to disseminate a new culture of energy use with environmental benefits. Among these benefits is the reductions of greenhouse gases that are associated with the industrial activity. This environmental benefit improves the company image.

A segurança alimentar e alterações climáticas são dois dos mais prementes desafios que a humanidade enfrenta neste século. A agricultura é a maior fonte de emissões de gases de efeito estufa (GEE), portanto, alterações nas práticas agrícolas tem um considerável efeito no aquecimento global. A metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) tem sido utilizada no setor agroalimentar com o propósito de identificar oportunidades para melhorar o desempenho ambiental de produtos em vários pontos do seu ciclo de vida. Este estudo modelou o Potencial de Aquecimento Global (PAG) da produção do arroz branco, integral, parboilizado e parboilizado integral obtidos através de dois sistemas de cultivo: mínimo (MT) e orgânico (OR), sendo os resultados comparados por três diferentes métodos de Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida (AICV): o Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2013), o Center of Environmental Science (CML 2001) e o Environmental Design of Industrial Products (EDIP 2003). Com uma unidade funcional de 1 kg de proteína, ao considerar apenas as etapas de cultivo, secagem e beneficiamento, a pesquisa demonstrou que arroz branco sob sistema de cultivo mínimo (MTW) apresentou maior PAG (32,50 kg CO2-eq/kg de proteína), enquanto que o arroz integral sob sistema de cultivo orgânico (ORB) foi o menor, (18,80 kg CO2-eq/kg de proteína). O arroz integral sob o sistema de cultivo mínimo (MTB) e o arroz branco sob sistema de cultivo orgânico (ORW) contribuíram com 30,10 kg CO2-eq/kg de proteína e 26,10 CO2-eq/kg de proteína, respectivamente. O arroz parboilizado sob sistema de cultivo mínimo (MTWP) também apresentou valor acentuado de 25,87 kg CO2-eq/kg de proteína, seguido pelo arroz parboilizado integral sob sistema mínimo (MTBP) 24,12 kg CO2-eq/kg de proteína. O sistema orgânico demonstrou menores valores, 18,27 kg CO2-eq/kg de proteína para o parboilizado (ORWP) e 17,52 kg CO2-eq/kg de proteína para o parboilizado integral (ORBP). Em síntese, o cultivo foi o hotspot do ciclo para todas as quatro formas de beneficiamento do arroz analisadas. A fase de desenvolvimento da planta e a entrada de fertilizantes contribuíram para a obtenção de maior percentual de emissão de GEE. De forma geral, os diferente métodos utilizados apresentaram resultados similares entre si, entretanto o IPCC 2013 e o EDIP 2003 foram considerados mais consistentes, uma vez que são geridos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, um dos modelos mais robustos cientificamente. Mediante o exposto, é possível propor mudanças nos padrões de produção e consumo do arroz como formas de mitigação dos problemas ambientais, e simultaneamente sugerir análises similares para outras cadeias produtivas dentro da alimentação. / Food security and climate change are two of the most pressing challenges facing humanity in this century. Agriculture is the major source of greenhouse gas (GHG) emissions, thus changes in agricultural practices might have a significant effect on global warming. Life Cycle Assessment (LCA) methodology has been used in the agrifood sector in order to identify opportunities to improve the environmental performance of products at various points of their life cycle. In this study we modeled the Global Warming Potential (GWP) of white rice, brown rice, parboiled, and parboiled brown rice produced obtained by two systems: the minimal tillage (traditional) and organic farming. The results were compared by three different methods of Life Cycle Impact Assessment (LCIA): the IPCC 2013, the CML 2001 and the EDIP 2003. With a functional unit of 1 kg of protein, considering only the stages of cultivation, drying and processing, the research has shown that white rice under minimum tillage system (MTW) showed higher GWP, of 32.50 kg CO2-eq/kg of protein, whereas the organic rice system (ORB) was the lowest, showing emissions of 18.80 kg CO2-eq/kg of protein. Brown rice under minimal tillage system (MTB) and white rice under organic cultivation system (ORW) contributed 30.10 kg CO2-eq/kg of protein and 26.10 CO2-eq/kg of protein, respectively. The parboiled rice under minimal tillage system (MTWP) also presented a large value, 25.87 kg CO2-eq/kg of protein, followed by the brown parboiled rice under minimum system (MTBP), 24.12 kg CO2-eq/kg of protein. The organic system showed lower values: 18.27 kg CO2-eq/kg of protein for parboiled (ORWP) and 17.52 kg CO2-eq/kg of protein for the parboiled brown rice (ORBP). In short, the cultivation was the cycle hotspot for all four forms of rice processing analyzed. The plant development stage and the fertilizer input contributed for the larger percentage of GHG emission. Generally, the methods showed similar results, but we considered the IPCC 2013 and EDIP 2003 as more consistent in the results because they are managed by the Intergovernmental Panel on Climate Change, one of the most scientifically robust models. As a result, it is possible to suggest changes in the production system and consumption profiles of rice as way to environmental mitigations, while proposing similar analyses for other agriproducts in the food industry.

Sistemas conservacionistas de manejo do solo podem representar uma importante estratégia mitigadora das emissões de gases de efeito estufa (GEE) do solo. A presente pesquisa foi realizada em experimento de longa duração (24 anos) em Argissolo Vermelho, e teve como objetivo avaliar o potencial de sistemas conservacionistas de manejo de solo em mitigar as emissões de GEE sob as condições de clima subtropical da Depressão Central do Rio Grande do Sul. Emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) foram avaliadas em sistemas de preparo do solo (convencional-PC e plantio direto-PD) e de cultura (aveia/milho e ervilhaca/milho) no período pós-manejo das plantas de cobertura de inverno (2009/10 e 2010/11) e no período de um ano agrícola (2009/10). Amostras de ar foram coletadas utilizando o método da câmara estática, e a concentração dos gases analisada por cromatografia gasosa. Os teores de nitrogênio (N) mineral e carbono orgânico dissolvido (COD), atividade biológica, temperatura e umidade do solo foram monitorados durante o período de avaliação. O potencial de aquecimento global (PAG) dos sistemas de manejo no ano agrícola 2009/10 foi calculado considerando as emissões de N2O e CH4, a taxa de retenção de carbono (C) no solo e os custos em C-CO2 das atividades e insumos agrícolas. As emissões de N2O do solo no período pósmanejo das plantas de cobertura de inverno foram maiores sob PC. No entanto, esse efeito só foi verificado em ano chuvoso quando ocorreu atraso na semeadura do milho em sucessão. As emissões de N2O estiveram relacionadas positivamente com o teor de nitrato (NO3 -), porosidade preenchida por água (PPA), temperatura do solo e com a atividade biológica. No período posterior ao pós-manejo, o efeito dos sistemas de cultura no estoque de N do solo comandou as emissões de N2O. O solo comportou-se como dreno de CH4, sendo essa característica mais evidente sob PD do que sob PC e inversamente relacionada com a precipitação acumulada nos três dias antes da coleta do gás. Os sistemas sob PD apresentaram PAG inferior aos sistemas sob PC. O PD com inclusão de leguminosas como plantas de cobertura é sugerido como um sistema com características de alta produtividade capaz de mitigar as emissões de GEE. / Soil conservation management systems are an important strategy for greenhouse gas mitigation. This research was performed in a long-term experiment (24 years) in an Acrisol, and aimed to evaluate conservation soil management systems' potential to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions in Southern Brazil. Soil nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions were evaluated under tillage (conventional-CT and no-tillage-NT) and cropping systems (oat/maize and vetch/maize) in the period after winter cover crop management (post-management) (2009/10 and 2010/11) and on annual basis (2009/10). Air sampling was performed using static closed chambers and gas concentrations were analyzed by gas chromatography. Simultaneously to air sampling, soil was evaluated regarding to mineral N, dissolved organic C contents, biological activity, temperature and moisture. Net global warming potential (GWP) for the management systems was calculated by accounting the annual N2O and CH4 fluxes, annual C retention rates and the C costs of agronomic inputs. Soil N2O emissions in the post-management period were higher under CT. However, this effect was only observed in years when there was rain-delayed corn sowing in succession to winter cover crops. N2O emissions were positively related to nitrate, water-filled pore space, soil temperature and biological activity. The effect of cropping system on total soil N stocks controlled N2O emissions in the period after the post-management. Soil was a small sink for atmospheric CH4. Soil capacity to take up CH4 tended to be higher in NT than CT and was inversely related with rainfall three days prior to air sampling. NT systems decreased GWP relative to CT practices. NT legumebased cropping system was considered the most promising management regime for simultaneously achieving maximal yield and GHG mitigation.

A segurança alimentar e alterações climáticas são dois dos mais prementes desafios que a humanidade enfrenta neste século. A agricultura é a maior fonte de emissões de gases de efeito estufa (GEE), portanto, alterações nas práticas agrícolas tem um considerável efeito no aquecimento global. A metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) tem sido utilizada no setor agroalimentar com o propósito de identificar oportunidades para melhorar o desempenho ambiental de produtos em vários pontos do seu ciclo de vida. Este estudo modelou o Potencial de Aquecimento Global (PAG) da produção do arroz branco, integral, parboilizado e parboilizado integral obtidos através de dois sistemas de cultivo: mínimo (MT) e orgânico (OR), sendo os resultados comparados por três diferentes métodos de Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida (AICV): o Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2013), o Center of Environmental Science (CML 2001) e o Environmental Design of Industrial Products (EDIP 2003). Com uma unidade funcional de 1 kg de proteína, ao considerar apenas as etapas de cultivo, secagem e beneficiamento, a pesquisa demonstrou que arroz branco sob sistema de cultivo mínimo (MTW) apresentou maior PAG (32,50 kg CO2-eq/kg de proteína), enquanto que o arroz integral sob sistema de cultivo orgânico (ORB) foi o menor, (18,80 kg CO2-eq/kg de proteína). O arroz integral sob o sistema de cultivo mínimo (MTB) e o arroz branco sob sistema de cultivo orgânico (ORW) contribuíram com 30,10 kg CO2-eq/kg de proteína e 26,10 CO2-eq/kg de proteína, respectivamente. O arroz parboilizado sob sistema de cultivo mínimo (MTWP) também apresentou valor acentuado de 25,87 kg CO2-eq/kg de proteína, seguido pelo arroz parboilizado integral sob sistema mínimo (MTBP) 24,12 kg CO2-eq/kg de proteína. O sistema orgânico demonstrou menores valores, 18,27 kg CO2-eq/kg de proteína para o parboilizado (ORWP) e 17,52 kg CO2-eq/kg de proteína para o parboilizado integral (ORBP). Em síntese, o cultivo foi o hotspot do ciclo para todas as quatro formas de beneficiamento do arroz analisadas. A fase de desenvolvimento da planta e a entrada de fertilizantes contribuíram para a obtenção de maior percentual de emissão de GEE. De forma geral, os diferente métodos utilizados apresentaram resultados similares entre si, entretanto o IPCC 2013 e o EDIP 2003 foram considerados mais consistentes, uma vez que são geridos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, um dos modelos mais robustos cientificamente. Mediante o exposto, é possível propor mudanças nos padrões de produção e consumo do arroz como formas de mitigação dos problemas ambientais, e simultaneamente sugerir análises similares para outras cadeias produtivas dentro da alimentação. / Food security and climate change are two of the most pressing challenges facing humanity in this century. Agriculture is the major source of greenhouse gas (GHG) emissions, thus changes in agricultural practices might have a significant effect on global warming. Life Cycle Assessment (LCA) methodology has been used in the agrifood sector in order to identify opportunities to improve the environmental performance of products at various points of their life cycle. In this study we modeled the Global Warming Potential (GWP) of white rice, brown rice, parboiled, and parboiled brown rice produced obtained by two systems: the minimal tillage (traditional) and organic farming. The results were compared by three different methods of Life Cycle Impact Assessment (LCIA): the IPCC 2013, the CML 2001 and the EDIP 2003. With a functional unit of 1 kg of protein, considering only the stages of cultivation, drying and processing, the research has shown that white rice under minimum tillage system (MTW) showed higher GWP, of 32.50 kg CO2-eq/kg of protein, whereas the organic rice system (ORB) was the lowest, showing emissions of 18.80 kg CO2-eq/kg of protein. Brown rice under minimal tillage system (MTB) and white rice under organic cultivation system (ORW) contributed 30.10 kg CO2-eq/kg of protein and 26.10 CO2-eq/kg of protein, respectively. The parboiled rice under minimal tillage system (MTWP) also presented a large value, 25.87 kg CO2-eq/kg of protein, followed by the brown parboiled rice under minimum system (MTBP), 24.12 kg CO2-eq/kg of protein. The organic system showed lower values: 18.27 kg CO2-eq/kg of protein for parboiled (ORWP) and 17.52 kg CO2-eq/kg of protein for the parboiled brown rice (ORBP). In short, the cultivation was the cycle hotspot for all four forms of rice processing analyzed. The plant development stage and the fertilizer input contributed for the larger percentage of GHG emission. Generally, the methods showed similar results, but we considered the IPCC 2013 and EDIP 2003 as more consistent in the results because they are managed by the Intergovernmental Panel on Climate Change, one of the most scientifically robust models. As a result, it is possible to suggest changes in the production system and consumption profiles of rice as way to environmental mitigations, while proposing similar analyses for other agriproducts in the food industry.

O potencial dos sistemas de aquecimento de água por energia solar no Brasil é excelente devido às características climáticas favoráveis do país. A performance destes sistemas é bastante influenciada também pelos materiais empregados e dimensões de seus equipamentos e componentes. Diante do aquecimento global, a energia solar ganha maior atenção sendo umas das energias renováveis a ser empregada em grande escala para substituir alguns tipos de energias poluentes. Neste trabalho, apresenta-se o aperfeiçoamento de um programa computacional para simulação de sistemas térmicos de aquecimento de água utilizando energia solar em regime de termossifão ou circulação forçada, programa este que teve seu desenvolvimento iniciado no âmbito do Laboratório de Energia Solar da UFRGS, chamado TermoSim, sendo esta sua versão 3.0. A partir desta versão este software é capaz de realizar simulações com seis diferentes possibilidades de arranjos combinados com o tipo de energia auxiliar utilizada: sistemas com coletores solares com energia auxiliar a gás de passagem, elétrico de passagem, elétrico interno ao tanque, elétrico em série na linha de consumo, a gás em série na linha de consumo, e sem energia auxiliar. O programa é uma ferramenta de auxílio para estudos e análises de sistemas de aquecimento solar, com uma interface amigável e de fácil entendimento e utilização dos resultados. Além disso, esta nova versão permite também realizar simulações levando em conta as perdas de calor à noite, situação em que a circulação reversa pode ocorrer resultando na redução da eficiência, dependendo do sistema simulado. Foram realizadas diversas simulações com os modelos matemáticos empregados e feitas comparações entre os sistemas utilizando dados climáticos da cidade de Caxias do Sul, no Rio Grande do Sul, determinando-se o sistema com a configuração mais eficiente para um dado perfil de consumo de água. Finaliza-se o trabalho com análises econômicas simples com o objetivo de prever o tempo de retorno do investimento, levando-se em conta o preço para tarifa de energia elétrica e as possíveis economias mensais com um sistema utilizando a energia solar. / The potential of solar water heating systems through solar energy in Brazil is excellent due to the climatic features of the country. The performance of these systems is highly influenced also by the materials used to build it and by the dimension of its equipments and components. In face of global warming, solar energy gains more attention, since it´s one of the renewable energy that will be largely used to replace some of the existing polluting types of energy. This paper presents the improvement of a software that conducts simulations of water heating systems using solar energy in thermosiphon regime or forced circulation. TermoSim, as it is called, was initiated at the Solar Labs, and is in its version 3.0. The current version is capable of simulating 6 different arrangements´ possibilities combined with auxiliary energy: systems with solar collectors with auxiliary energy with gas, electric energy, internal electric energy, electric energy in series with the consumption line, and no auxiliary energy. The software is a tool to aid studies and analysis of solar heating systems, it has a friendly interface that is easy to comprehend and results are simple to use. Besides that, this version also allows simulations that consider heat losses at night, situation in which a reverse circulation can occur and mean efficiency loss, depending on the simulated system type. There were many simulations with the mathematical models used and comparisons were maid with the climatic data of the city of Caxias do Sul, in Rio Grande do Sul state, in Brazil. This way we were able to determine the system with the most efficient configuration for the simulated water consume profile. The paper is finalized with simple economic analyses with the intention of foreseeing the time for payback on the investment, taking into account the current prices for electrical energy in the simulated area and the possible monthly economy provided with the use of a solar energy heating system.

Este trabalho aplicou uma tecnologia alternativa para a obtenção de polpa de acerola pasteurizada com alto valor agregado mediante a aplicação de uma técnica promissora de processamento, o aquecimento ôhmico. O objetivo principal foi estudar essa tecnologia, avaliando sua aplicabilidade no tratamento térmico de alimentos líquidos e também a influência das variáveis de processo sobre a degradação de compostos nutricionais da polpa. Inicialmente, foram determinadas algumas propriedades físicas de polpa de acerola - tais como massa específica, condutividade elétrica, calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica - para posterior utilização desses dados em estudos envolvendo a modelagem do processo de aquecimento ôhmico. Os resultados obtidos demonstram que é possível a utilização das propriedades físicas da água, uma vez que os valores encontrados experimentalmente são muito próximos aos valores tabelados para a água pura. Na sequência, um sistema de aquecimento ôhmico em escala de bancada foi projetado, construído e validado. Foi realizada uma avaliação dos parâmetros críticos de processo durante a operação do sistema de aquecimento ôhmico. Após a construção de três células ôhmicas, o aparato desenvolvido tornou-se adequado para a realização de estudos e testes envolvendo o tratamento térmico de polpas de frutas. Em seguida, foram realizados estudos avaliando a degradação da vitamina C, de antocianinas e também perdas de cor em polpa de acerola após o tratamento térmico da mesma pela aplicação do processo de aquecimento ôhmico e aquecimento convencional (aquecimento por transferência de calor em célula encamisada). Nesses estudos foram analisadas diferentes condições de processamento, visando uma maior conservação dos compostos nutricionais. No primeiro estudo, a tecnologia de aquecimento ôhmico foi estudada através de um planejamento fatorial onde o teor de sólidos totais da polpa (2 a 8%) e a tensão (120 a 200 V) do sistema de aquecimento foram as variáveis avaliadas. Ambas variáveis influenciaram significativamente a degradação do ácido ascórbico. A tensão exerceu efeito positivo, ou seja, um aumento da tensão promoveu um aumento da degradação do composto. Por outro lado, a variável teor de sólidos exerceu um efeito negativo sobre a variável de resposta. A comparação com o processo convencional de pasteurização demonstrou que o aquecimento ôhmico, quando realizado com baixos valores de tensão, apresenta valores de degradação ácido ascórbico bastante semelhantes aos do aquecimento convencional. Contudo, altos valores de tensão promoveram uma maior degradação de composto. Este comportamento pode ser explicado pelo aumento de reações eletroquímicas quando elevados gradientes de tensão são utilizados; essas reações catalisam as vias de degradação do ácido ascórbico na presença de oxigênio. No segundo estudo conduzido, foi avaliado o efeito da frequência do campo elétrico (10 a 105 Hz) na degradação do ácido ascórbico e na alteração de cor da polpa de acerola durante o aquecimento ôhmico comparativamente ao aquecimento convencional. Os resultados demonstraram que a utilização de baixa frequência (10 Hz) resultou em maior taxa de degradação de ácido ascórbico e maiores alterações de coloração devido a reações eletroquímicas. O aquecimento ôhmico utilizando frequência acima de 100 Hz e a tecnologia convencional apresentaram taxas de degradação de ácido ascórbico e alterações de cor similares, indicando que acima de 100 Hz as reações eletroquímicas são minimizadas e o principal mecanismo de degradação é a oxidação. O aumento da frequência para valores acima de 100 Hz não afetou a cinética de degradação de ácido ascórbico e as mudanças de cor. Esse comportamento foi observado mesmo em altas frequências onde não há tempo suficiente para a polarização de equilíbrio ser estabelecida e, portanto, as moléculas não são capazes de se reorientar no campo elétrico variando rapidamente. No terceiro estudo, foi investigada a influência da presença de sólidos quando se utiliza diferentes frequências de campo elétrico por meio da comparação da cinética de degradação de ácido ascórbico na polpa e no soro (obtido por centrifugação da polpa). Os resultados mostraram um comportamento distinto da cinética de degradação entre a polpa e o soro na faixa de frequências entre 10 e 1000 Hz, indicando que a presença de partículas sólidas pode afetar tanto as taxas de aquecimento no meio circundante, como também o processo de polarização estimulado pelo campo elétrico oscilante. Os sólidos insolúveis presentes na polpa podem participar de interações que restringem as orientações dipolares, afetando o tempo de relaxamento das moléculas. Estes fenômenos podem ter influenciado a capacidade de doar hidrogênio em reações de oxidação. Por fim, um estudo avaliando o efeito do aquecimento ôhmico e convencional sobre a cinética de degradação de antocianinas monoméricas de polpa de acerola em temperaturas variando de 75 a 90 °C foi conduzido. Os resultados indicaram mecanismos de degradação similares visto que as constantes de velocidade foram estatisticamente semelhantes em todas as temperaturas, os parâmetros termodinâmicos apresentaram valores aproximados para ambas as tecnologias de aquecimento e o valor de energia de ativação para os dois processos foi equivalente. De um modo geral, os resultados obtidos no presente trabalho demonstraram que o aquecimento ôhmico pode ser visto como uma tecnologia potencial para o tratamento térmico dos alimentos que contêm níveis significativos de antocianinas e ácido ascórbico. Para tanto, é necessário a utilização de materiais adequados na confecção dos eletrodos e sensores de temperatura e também a utilização frequências de campo elétrico mais elevadas, para evitar a ocorrência de reações eletroquímicas. Os estudos que avaliaram os efeitos não térmicos associados com a passagem de eletricidade pelo alimento na degradação dos compostos bioativos demonstraram que a utilização de corrente elétrica alternada acima de 100 Hz não influencia na degradação desses compostos. / The aim of the present work was to develop an alternative method for pasteurization of acerola pulp using a promising processing technology: ohmic heating. The main objective was to study this technology, to evaluate its applicability for the heat treatment of liquid foods and also to study the influence of process parameters on the degradation of the nutritional compounds of the pulp. Initially, some physical properties of the acerola pulp - such as density, electrical conductivity, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity - were determined for subsequent studies aiming to model the ohmic heating process. The results showed that the thermophysical properties of the pulp are close to the thermophysical properties of the pure water. Further, a bench scale ohmic heating system that operates in batch mode, was designed, built and validated. An assessment of the critical process parameters during operation of the ohmic heating system was performed. After the construction of three ohmic cells, the apparatus developed was appropriate to run experiments for the heat treatment of fruit pulps and juices. In addition, studies were conducted to evaluate vitamin C and anthocyanins degradation, as well as loss of color, in acerola pulp after heat treatment by ohmic and conventional heating (heat transfer in jacketed cell). Different processing conditions were investigated to enhance preservation of the nutritional compounds. In the first study, the ohmic heating technology was studied using a Central Composite Rotatable Design in which the variables evaluated were the total solids content of the pulp (2 – 8 g/100g) and the heating voltage (120 – 200 V). Both variables significantly influenced the degradation of ascorbic acid. The voltage gradient had a positive effect, i.e., an increase in the voltage gradient lead to an increase in the ascorbic acid degradation. Moreover, the solids content negatively affected the dependent variable. Ohmic heating, when performed with low voltage gradients, exhibited ascorbic acid degradation similar to conventional heating. However, high voltage gradients increased ascorbic acid degradation. This behavior may be explained by the increase of electrochemical reactions when using high voltage gradients, which can adversely affect the ascorbic acid and catalyze the degradation pathways in the presence of oxygen. In the second study, the effect of the electric field frequency (from 10 to 105 Hz) on ascorbic acid degradation and color changes in acerola pulp during ohmic heating was evaluated and this technology was compared with the conventional heating process. Low electric field frequency (10 Hz) showed higher ascorbic acid degradation and higher color changes probably due to occurrence of electrochemical reaction. Ohmic (above 100 Hz) and conventional heating processes showed similar degradation rates of ascorbic acid. This might be an indication that above 100 Hz the electrochemical reactions were probably minimized and the mainly mechanism of degradation is the oxidation. The increase of the field frequency (above 100 Hz) during ohmic heating did not affect the degradation kinetics of ascorbic acid. This was observed even at high frequencies where the molecules are not able to reorient in the rapidly varying electric field and there is no time for an equilibrium polarization to be established. The third study investigated the influence of the presence of solids when different frequencies were used by comparing the degradation kinetics of the pulp and the serum (obtained by pulp centrifugation). A distinct behavior between the degradation kinetics of the pulp and the serum in the range of frequencies between 10 and 1000 Hz indicates that the presence of solids may have an influence on ascorbic acid degradation. The presence of solid particles might affect both the heating rates in the surrounding medium and the polarization process stimulated by the oscillating electric field. The pulp had insoluble solids which may have participated on bonding interactions that restrict the dipolar orientations affecting the relaxation time of the molecules. These phenomena may have influenced the hydrogendonating capability in oxidation reactions. Finally, a study to evaluate the effect of ohmic and conventional heating on the degradation kinetics of monomeric anthocyanins of acerola pulp at temperatures ranging from 75 to 90 °C was conducted. The results indicate similar mechanisms of degradation when using ohmic and conventional heating since the rate constants were statistically similar in all temperatures evaluated, all thermodynamic parameters showed close values for both heating technologies and ohmic and conventional heating showed the same value of activation energy. Overall ohmic heating can be seen as a potential technology for heat treatment of foods containing significant levels of anthocyanins and ascorbic acid. Therefore, it is importance to use either inert coatings on electrodes and sensors, and high frequency electric currents to control electrochemical reactions. Studies to evaluate the “non-thermal” effects associated with using electricity during a thermal process showed that the passage of alternating electric current through the product (above 100 Hz) did not influence the degradation of bioactive compounds, since comparative results between this technology and conventional heating were similar.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-04-16T18:38:47Z No. of bitstreams: 2 Tese José Junio Urbano.pdf: 3858043 bytes, checksum: 34f6d6b4b163384674bc8542b5010e76 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-16T18:38:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese José Junio Urbano.pdf: 3858043 bytes, checksum: 34f6d6b4b163384674bc8542b5010e76 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / A desidratação da gipsita entre 100 e 160°C produz o sulfato de cálcio CaSO4.0,5H2O conhecido como gesso. Esse processo, conhecido por calcinação da gipsita, pode ser realizado em fornos rotativos de queima direta ou indireta por meio da queima de um combustível tal como a lenha, coque de petróleo e o óleo BPF. Entretanto, se temperaturas acima de 160°C forem atingidas a gipsita se transformará em produtos com características e aplicações diferentes às do gesso. Dessa maneira, torna-se importante a previsão do comportamento dos perfis de temperatura ao longo do forno, assim como suas taxas de aquecimento. O presente trabalho propõe uma modelagem matemática e uma simulação numérica de um forno rotativo com aquecimento indireto a óleo considerando dois casos distintos: a calcinação sem a homogeneização do leito e a condição de homogeneização do leito. Foram analisadas as influências dessas condições nos campos de temperaturas e no tempo de calcinação. Os resultados da simulação numérica revelam boa concordância com resultados reais do processo de calcinação.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2226_1.pdf: 3621959 bytes, checksum: c655495c6428bfdcb7952165504084d5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho aborda uma avaliação da influência do modelo hidrológico ou da técnica matemática de transformação de chuva em vazão utilizados no estudo sobre os deflúvios superficiais de uma bacia hidrográfica da região semiárida do Brasil, quando aplicados a cenários sintéticos de mudanças climáticas. Os cenários foram construídos considerando alterações variando de 1ºC a 4ºC nos dados históricos de temperatura, os quais foram refletidos nos dados de evapotranspiração potencial, e alterações variando de -20% a +20% nos dados históricos de precipitação pluviométrica, formando conjuntos de dados de entrada para os modelos utilizados. O estudo foi aplicado na bacia hidrográfica do rio Piancó, localizada integralmente em região semiárida do Nordeste brasileiro. São quatro os modelos utilizados nesse trabalho: um modelo hidrológico empírico-estatístico, um modelo hidrológico conceitual concentrado, um modelo hidrológico conceitual distribuído e um modelo em rede neural artificial. Os modelos foram calibrados e validados com os dados históricos referentes ao período de janeiro de 1964 a dezembro de 1990, sendo 20 anos para calibração e sete anos para validação. Posteriormente, os modelos foram abastecidos com os dados dos cenários sintéticos de mudanças climáticas, visando gerar deflúvios correspondentes a esses cenários. Foram realizadas comparações entre os valores previstos de deflúvios gerados por cada modelo, em nível anual e mensal, visando determinar as diferenças obtidas entre os modelos, indicando a sua influência nas previsões de alterações nos escoamentos hídricos na bacia estudada. Os resultados mostram que os modelos utilizados têm capacidade de reproduzir de forma satisfatória a série histórica de vazão e que claramente há diferenças nas vazões simuladas pelos modelos, tanto em nível anual quanto em nível mensal, demonstrando que o modelo hidrológico ou a técnica de transformação de chuva em vazão utilizados no estudo da resposta hidrológica a variações climáticas influencia diretamente os resultados

Submitted by Luiza Maria Pereira de Oliveira (luiza.oliveira@ufpe.br) on 2017-08-04T14:23:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rafaelly Soares de Melo.pdf: 2854518 bytes, checksum: f04869dc1a736ad1f9ae240ba23ab224 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-04T14:23:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rafaelly Soares de Melo.pdf: 2854518 bytes, checksum: f04869dc1a736ad1f9ae240ba23ab224 (MD5) Previous issue date: 2014-03-15 / PIMES / Entender as reais consequências do aquecimento global na atividade agrícola é de extrema importância para mitigar seus impactos adversos e maximizar os impactos positivos. O presente estudo buscou contribuir para esta discussão, verificando, com base em regressão de dados em painel, os efeitos das possíveis variáveis afetadas pela mudança climática sobre a produtividade agrícola dos principais cultivos permanentes em Pernambuco (coco, uva, manga e banana). Os resultados encontrados indicam que não apenas o aumento na temperatura máxima das localidades, mas também mudanças em outras possíveis variáveis afetadas pelo aquecimento global terão um impacto direto sobre a produtividade desses cultivos no cenário pernambucano. Estas implicações podem ser extremamente negativas para o crescimento da economia de Pernambuco, dada a importância desta atividade no cenário econômico e social. / Understand the real consequences of global warming on agricultural activity is extremely important to mitigate its adverse impacts and maximize positive impacts. The present study intent to contribute to this discussion checking the effects of the possible variables affected by climate change on the agricultural productivity of the main permanent crops in Pernambuco (coconut, grape, mango and banana) using panel data regression. The results suggest that the increase in the maximum temperature of the localities, as well as changes in other possible variables affected by global warming, will have a direct impact on the productivity of these crops in Pernambuco. These implications can be extremely negative for economic growth, given the importance of this activity to Pernambuco’s economic and social scenario.