Orientadores: Julian Martínez, Camila Alves de Rezende / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:06:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_Philipedos_M.pdf: 4512322 bytes, checksum: 66583cf01fbd52620fb21be1cc00b5fc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A tecnologia de extração com fluido supercrítico surgiu como uma alternativa frente aos métodos tradicionais de extração e fracionamento de compostos ativos. Geralmente, uma unidade de extração com fluido supercrítico tem sua capacidade extrativa alterada com a utilização de técnicas em conjunto, como por exemplo, o emprego de diferentes cossolventes e a utilização de ondas ultrassônicas. A técnica de ultrassom baseia-se na formação de ondas ultrassônicas de alta frequência, capazes de provocar cavitação e causar ruptura na parede celular da matriz vegetal. Isto favorece a penetração do solvente e a transferência de massa e, consequentemente, o aumento do rendimento de extrato. O objetivo do presente trabalho foi obter extratos de pimenta malagueta através da utilização do processo de extração com fluido supercrítico (SFE) assistido por ultrassom. A matéria-prima utilizada foi a pimenta malagueta desidratada (5% em b.u.) e triturada. Para estudar a influencia das ondas ultrassônicas na taxa de extração, foram realizadas extrações com e sem ultrassom, nas potências e tempos de radiação variando de 150 a 360 W e 60 a 280 minutos, respectivamente. As condições de temperatura e pressão do dióxido de carbono supercrítico foram 40 ± 3 °C e 15 ± 0,5 MPa, respectivamente. A vazão mássica de CO2 foi fixada em 0,5 ± 0,1 kg/h. As cinéticas de extração foram realizadas na melhor condição de ultrassom em diferentes diâmetros de partícula. Os resultados obtidos indicaram um aumento de 77% no rendimento de extrato quando aplicadas ondas ultrassônicas. Não foi verificada influência significativa da aplicação de ondas ultrassônicas sobre o perfil de capsaicinoides e fenólicos totais. A melhor condição de extração assistida por ultrassom foi a 360 W de potência durante 60 minutos. Verificou-se uma influência do ultrassom sobre a taxa de extração, bem como nos coeficientes de transferência de massa na fase fluída e na fase sólida. O modelo de Sovová (1994) mostrou-se adequado para predizer as cinéticas de extração, porém os valores de rendimento global ( ), obtidos em experimentos assistidos por ultrassom, devem ser utilizados. As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (FESEM) demonstraram uma perturbação na matriz vegetal quando se aplicou ondas ultrassônicas / Abstract: The supercritical fluid extraction technology came as an alternative to traditional methods of extraction and fractionation of active compounds. The capacity of a supercritical fluid extraction unit is changed with the application of combined techniques, for example, using different co-solvents and ultrasonic waves. The ultrasonic technology is based on high frequency ultrasonic waves formation capable of causing cavitations and disrupting the cell walls of vegetable matrix, favoring the penetration of solvent and enhancing mass transfer, thus increasing the extraction yield. The objective of this study was to obtain extracts of malagueta pepper (Capsicum frutescens L.) using supercritical fluid extraction (SFE) assisted by ultrasound. The raw material used was dried (5% w. b.) and triturated malagueta pepper. To study the influence of ultrasonic waves in the extraction rate, SFE experiments were performed with and without ultrasound, with powers and irradiations times from 150 to 360 W, and from 60 to 280 minutes, respectively. The conditions of temperature and pressure of supercritical carbon dioxide were 40 ± 3°C and 15 ± 0.5 MPa, respectively. The CO2 mass flow rate was fixed at 0.5 ± 0.1 kg/h. The extraction kinetics was performed in the best conditions of ultrasonic power ultrasonic in different particle diameters. The results indicated that the yield of oleoresin increased 77% when ultrasound waves were applied. The influence of the application of ultrasonic waves was not significant in the capsaicinoids and phenolics profiles. The best ultrasound-assisted extraction conditions were at 360 W (power) for 60 minutes (irradiation). The effect of ultrasound was verified on extraction rate and the solid and fluid phase mass transfer coefficient. The Sovová (1994) model was adequate to predict the extraction kinetics, but overall extraction yield values obtained in experiments assisted by ultrasound must be used. The images obtained by field emission scanning electron microscopy (FESEM) showed a disturbance in the vegetable matrix when ultrasound waves were applied / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Ângela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LiaraMacedo_M.pdf: 5471478 bytes, checksum: 56cabaa48e87c46740a324d358f13217 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O consumo de produtos naturais e a demanda por tecnologias verdes estão crescendo a cada dia, então é imprescindível alcançar um processo viável de fabricação na indústria alimentícia para a produção de aditivos, tais como corantes naturais. O urucuzeiro (Bixa orellana L.) é uma planta nativa da América tropical, cujas sementes são cobertas por uma resina vermelha que contém como pigmento principal o carotenoide bixina. O objetivo deste trabalho foi obter de extratos contendo bixina a partir de sementes de Urucum desengorduradas com CO2 supercrítico. Com esse intuito foram feitas extrações com líquido pressurizado (PLE - Pressurized Liquid Extraction) usando etanol como solvente, variando as condições de temperatura, pressão e proporção solvente/matéria prima (S/F). Extrações com líquido a baixa pressão (LPSE ¿ Low Pressure Solvent Extraction) foram realizadas com etanol e água, variando as condições de temperatura e proporção solvente/matéria prima (S/F), usando ou não o ultrassom (banho ultrassônico de frequência 40 kHz). A composição química dos extratos foi analisada quanto ao teor de bixina, por método espectrofotométrico. PLE apresentou maior rendimento em 60°C e 10 MPa, com valores de 7,22 (%, b.s.) para rendimento global (X0), e 9,07 (%, b.s.) em rendimento de extração de bixina (RB). LPSE mostrou os melhores resultados com o uso de etanol como solvente a 40 °C assistido por ultrassom, com valores de 13,6 % (b.s.) para X0 e 31,6 % (b.s.) no BY, no entanto, a análise de variância indicou serem significativas as diferenças avaliadas somente para as variáveis temperatura e solvente. Então, finalmente, três condições foram selecionadas para o estudo cinético de extração usando o método LPSE com etanol como solvente: dois deles usando sementes desengorduradas, um a 60 °C e outro a 50 °C; e uma terceira extração usando sementes in natura a 60 °C para observar diferenças no rendimento de extração de bixina (sem empregar o ultrassom nessas cinéticas). O pré-tratamento (remoção da fração lipídica por SFE) das sementes facilitou a separação subsequente da bixina, com RB de aproximadamente 28 %, sem agitação ou atrito, simplesmente valendo-se de um sistema de extração com baixa pressão. Para auxiliar a interpretação dos resultados, algumas amostras de sementes de Urucum foram analisadas por MEV-Microscopia Eletrônica de Varredura. Muito embora o uso de banho ultrassônico não tenha afetado significativamente X0 e RB, as micrografias indicaram modificações na estrutura da matriz / Abstract: The consumption of natural products and the demand for green technologies is growing each day, so is a major concern to accomplish a viable manufacturing process in Food Industry for additives production, such as natural dyes. The annatto tree (Bixa orellana L.) is originally from American tropics, whose seeds are covered by a red resin that contains the main pigment, the bixin carotenoid. The aim of this study was to obtain extracts containing bixin from defatted annatto seeds by supercritical CO2. Extractions were performed with pressurized liquid (PLE - Pressurized Liquid Extraction), using ethanol as solvent and temperature, pressure and ratio solvent/raw material (S/F) as variables. Extractions at low pressure (LPSE ¿ Low Pressure Solvent Extraction) were also carried out, with ethanol and water, varying temperature, solvent/raw material (S/F) proportion and using or not using ultrasound (ultrasonic bath 40 kHz frequency). The spectrophotometric method was employed to quantify the amount of bixin. PLE showed higher yield at 60 °C and 10 MPa, with values of 7.22 (% d.b.) for overall yield (X0), and 9.07 (% d.b.) in bixin yield extraction (BY). LPSE showed better results when using ethanol as solvent at 40 °C assisted by ultrasound, with values of 13.6% (d.b.) to X0 and 31.6% (d.b.) in BY, however analysis of variance indicates significant differences only for temperature, and solvent. Thus, finally, three were the selected conditions for the kinetic extractions studies using LPSE method with ethanol as solvent: two of them using defatted seeds, one at 60 °C and the other at 50 °C; and a third extraction using in nature seeds at 60 °C for observing differences in bixin yield (without using the ultrasound for all these kinects). The pretreatment employed on seeds (removal of the lipid fraction by SFE) facilitated the subsequent separation of bixin resulting in a BY of approximately 28%, with no agitation or friction, simply applying an extraction system at low pressure. In order to assist the interpretation of results some samples of Annatto seeds were analyzed by SEM-Scanning Electron Microscopy. Even though the use of the ultrasonic bath had not significantly affected X0 and BY, the micrographs indicate changes in the vegetal matrix structure / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Fernando Antonio Cabral, Losiane Cristina Paviani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_TabataTayaraGarmus_M.pdf: 2219524 bytes, checksum: d534ef54252dcca6946c4b832f819e43 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esse trabalho objetivou, através da combinação de processos de extração, a obtenção de extratos naturais a partir de folhas de pitanga (Eugenia uniflora L.) e de folhas de alecrim-pimenta (Lippia sidoides Cham.). Os extratos foram obtidos por extração sequencial em leito fixo a 60 ºC e 400 bar, primeiro por extração com dióxido de carbono supercrítico (scCO2), seguido por extração com etanol em uma segunda etapa e por último, extração com água (terceira etapa). Curvas de extração (rendimento de extrato em função da massa de solvente) foram obtidas no intuito de se avaliar o desempenho da extração quanto ao rendimento em função do tipo de solvente. Todos os extratos foram avaliados quanto ao teor de fenóis e flavonoides totais e a fração volátil obtida na primeira etapa com scCO2 foi avaliada quanto ao seu perfil químico por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-EM). Para efeito de comparação, mais dois tipos de extratos etanólicos e aquosos foram obtidos: 1) Extratos em etapa única a partir das folhas, com etanol e com água em leito fixo a 60 °C e 400 bar sem prévia extração com scCO2 e 2) Extratos convencionais utilizando um sistema a baixa pressão e 60 ºC. A análise dos resultados mostrou que o caráter do solvente empregado influenciou significativamente no processo de obtenção dos extratos, pois o rendimento apresentou tendência de aumento com o aumento da polaridade do solvente, sendo os extratos aquosos os de maior rendimento, seguidos dos etanólicos e por último os supercríticos. O estudo apontou o processo de extração sequencial (em três etapas) como o mais eficaz em termos de rendimento global de extração e de fenóis e flavonoides totais para Eugenia uniflora. O extrato obtido com etanol (60 ºC e 400 bar) após extração supercrítica e o extrato obtido com scCO2 apresentaram as maiores concentrações de fenóis e flavonoides totais, respectivamente, dentre todos os extratos obtidos das folhas de E. uniflora L. Na matriz Lippia sidoides Cham., o processo de extração etanólica a 60 ºC e 400 bar em etapa única permitiu obter extratos mais concentrados em fenóis e flavonóis e o melhor rendimento de flavonoides totais. Os resultados para o rendimento de compostos fenólicos do alecrim-pimenta aponta a extração sequencial como a mais eficiente. A influência da extração supercrítica prévia foi diferente dependendo da matriz vegetal estudada. O scCO2 como primeiro solvente de extração permitiu obter extratos etanólicos e aquosos mais concentrados em compostos fenólicos para pitanga / Abstract: The objective of this study was to obtain natural extracts from leaves of pitanga (Eugenia uniflora L.) and pepper-rosmarin (Lippia sidoides Cham.) with the combination of different sequential extraction techniques. The extracts were obtained by sequential extraction in fixed bed (60 °C and 400 bar), first by extraction with supercritical carbon dioxide (scCO2), followed by extraction with ethanol in a second step and finally extracted with water in a third step. Extraction curves (yield of extracts by the mass of solvent) were obtained in order to evaluate the performance of the extraction yield due to the type of solvent. All extracts were evaluated for their content of total phenols and flavonoids and the more volatile fraction obtained in the first step with scCO2 was evaluated for its chemical profile by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). For comparison, two types of ethanol and aqueous extracts were obtained: 1) single-step extracts from the leaves with ethanol and water in the fixed bed at 60 °C and 400 bar without prior extraction with scCO2 and 2) extracts using a conventional low pressure system and 60 °C. The results showed that the nature of the solvent employed strongly influenced the process of obtaining extracts, as the yield showed a tendency to increase with increasing polarity of the solvent. The aqueous extracts showed the highest yield, followed by ethanol and finally the supercritical The study pointed out the process of sequential extraction (three-step) as the most effective in terms of global extraction yield and total phenols and flavonoids for Eugenia uniflora. The extract obtained with ethanol (60 °C and 400 bar) after supercritical extraction and the extract obtained with scCO2 were those with the highest concentrations of total phenols and flavonoids, respectively, among all the extracts obtained from the leaves of E. uniflora L. At Lippia sidoides Cham. matrix, the process of single-step ethanolic extraction at 60 °C and 400 bar obtained more concentrated yields in phenols and flavonols and the best yield of total flavonoids. The results for the yield of phenolic compounds from pepper-rosmarin indicate the sequential extraction as the most efficient process. The influence of prior supercritical extraction was different according to plant matrix studied. The scCO2 as the first extraction step yielded ethanolic and aqueous extracts more concentrated in phenolic compounds for E. uniflora / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Osvaldir Pereira Taranto, Edson Antonio da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_WilsonJuniordos_M.pdf: 2752404 bytes, checksum: 248dc6b0dc41a48205f35d33ca05b0f7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A folha da mangueira (Mangifera indica L.) é uma fonte potencial de antioxidantes naturais, os quais possuem efeitos benéficos na saúde humana e evitam a deterioração de alimentos. No entanto, os métodos tradicionais para extração desses compostos bioativos têm com principal desvantagem o uso de solventes tóxicos, como o metanol e a acetona. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a extração de antioxidantes da folha da mangueira utilizando técnicas de extrações em uma e duas etapas com solventes GRAS (Generally Recognized As Safe). A extração em uma etapa foi realizada com dióxido de carbono supercrítico, água e etanol. As temperaturas e pressões do dióxido de carbono supercrítico variaram entre 40 e 60 °C e 150 e 250 bar, respectivamente. As extrações com água e etanol foram feitas a 40 °C por 24 horas. A extração em duas etapas foi empregada através da combinação da extração supercrítica com a extração convencional. Neste caso, os resíduos das extrações supercríticas a 40 °C foram submetidos a uma nova extração com água ou etanol. Todos os extratos foram caracterizados quanto ao rendimento de fenólicos totais e a quantidade de mangiferina. A atividade antioxidante de todos os extratos foi determinada pelos métodos ORAC e DPPH. O solvente mais eficiente na extração dos compostos antioxidantes foi o etanol. Os resultados obtidos com o CO2 supercrítico foram superiores aos reportados na literatura, no entanto, foram baixos quando comparados às demais técnicas utilizadas neste trabalho. Na extração aquosa, o pré-tratamento da matriz vegetal com CO2 supercrítico a 40 °C e 150 bar aumentou em 65% o rendimento de fenólicos totais e 25% o rendimento de mangiferina, enquanto que o pré-tratamento a 40 °C e 250 bar propiciou um aumento de 30 e 75% (método ORAC e DPPH, respectivamente) na atividade antioxidante. No entanto, na extração etanólica, o pré-tratamento com CO2 não apresentou nenhuma influência significativa nos resultados. Finalmente, em todos os extratos, a atividade antioxidante apresentou correlação positiva com o rendimento de fenólicos totais, indicando que os fenóis são os principais antioxidantes da folha da mangueira / Abstract: The mango (Mangifera indica L.) leaf is a potential source of natural antioxidants, which have beneficial effects on human health and prevent food deterioration. However, the traditional methods to extract these bioactive compounds have as main drawback the use of toxic solvents, such as methanol or acetone. In this context, this work aimed at the antioxidants extraction of mango leaves using extraction techniques in one and two steps with GRAS (Generally Recognized As Safe) solvents. Single step extractions were performed with supercritical carbon dioxide, water and ethanol. Temperatures and pressures of supercritical carbon dioxide were between 40 and 60 °C and 150 and 250 bar, respectively. The extractions with water and ethanol were carried out in batches at 40 °C for 24 hours. Two-step extraction was applied combining supercritical extraction with conventional extraction. In this case, residues of supercritical extraction at 40 °C were submitted to an another extraction with water or ethanol. All extracts were analyzed for phenolic compounds content and the amount of mangiferin. The antioxidant activity was determined by ORAC and DPPH methods. The most efficient solvent in the antioxidant extraction was ethanol. The results obtained with supercritical CO2 were higher than those reported in literature, however, were low when compared to other techniques used in this study. In aqueous extraction, the pre-treatment of the vegetable matrix with supercritical CO2 at 40 °C and 150 bar increased approximately 65% the yield of the total phenolics and 25% the yield of mangiferin, whereas pre-treatment at 40 °C and 250 bar resulted in an increased of 30 and 75% (method ORAC and DPPH, respectively) in antioxidant activity. However, in ethanolic extraction, pre-treatment with CO2 showed no significant influence on the results. Finally, in all extracts, the antioxidant activity was positively correlated with the yield of total phenolics, indicating that phenols are the main antioxidants of the mango leaves / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Viktor Oswaldo Cárdenas Concha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lodi_Leandro_D.pdf: 3500149 bytes, checksum: e2f6137e393deb4f4e4663e466189731 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Atualmente, o Brasil tem uma grande demanda do consumo de asfalto, devido à reconstrução ou à construção de novas estradas. Para garantir essa demanda, não somente no aspecto quantitativo, mas também visando melhorar a qualidade do asfalto, o mercado busca o desenvolvimento de tipos de pavimentação de alta durabilidade, com as misturas de alto módulo (MAM). Este projeto tem por objetivo geral o estudo do processo de desasfaltação supercrítica em escala piloto de resíduos pesados e ultrapesados do petróleo obtidos por destilação a vácuo convencional. Diversos solventes de extração principalmente a água, etanol e o CO2 foram testados e comparados com o propano, que é o solvente que é utilizado no processo de desasfaltação, e cujos estudos foram desenvolvidos no Laboratório de Otimização, Projetos e Controle Avançado (LOPCA), no Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação (LDPS) e no Laboratório de Valoração de Petróleo (VALPET) da FEQ/UNICAMP. O trabalho visa introduzir ganhos operacionais, tais como a redução de tempo de processamento e o aumento da quantidade dos materiais obtidos, ou seja, otimização do processo. Um estudo computacional (usando simulador comercial) de um processo de desasfaltação supercrítica também foi realizado, estudando as propriedades termodinâmicas e operacionais do processo, o qual possibilita obter ganhos operacionais. Neste projeto, foram realizados experimentos de extração supercrítica ou quase-crítica de asfaltenos e resinas de resíduos de petróleo, visando obtenção dos dados da unidade de separação supercrítica já desenvolvida e a otimização do processo, utilizando planejamento experimental. Com o desenvolvimento do projeto foi possível separar compostos de petróleo com os solventes: água, CO2 e etanol, além do propano já utilizado nos processos industriais. Finalmente, o estudo apresenta novas técnicas de extração no processo de desasfaltação com solventes promissores considerados menos agressivos ao meio ambiente. / Abstract: Nowadays, Brazil has a large demand for asphalt due to reconstruction and/or construction of new roads. In order to assure this request, not only in the quantitative aspect, but also to improve the quality of asphalt, the market searchs for the development of pavement types of high durability, with mixtures of high modulus (MAM).This thesis has as general objective to study the process of supercritical deasphalting in pilot scale of heavy and superheavy petroleum waste obtained by conventional vacuum distillation process. Several extraction solvents mainly water and CO2 was tested and compared with propane which is the solvent used in the deasphalting process, and whose studies were developed at Optimization, Design and Advanced Control Laboratory (LOPCA), and at the Laboratory of Separation Process Development (LDPS) and at the Laboratory of Petroleum Valuation (VALPET) at School of Chemical Engineering (FEQ), State University of Campinas (UNICAMP). The work aims to replace the process of liquid-liquid extraction currently used for conventional deasphalting, trying to introduce operating gains, such as reduced processing time and increasing the quantity of materials obtained, i.e., process optimization. A computational study (using commercial simulator) of a supercritical deasphalting process also be performed, studying the thermodynamic and operational properties of process, which allows to achieve operational gains. In this thesis, experiments of supercritical or quasi-critical extraction of asphaltenes and resins of waste petroleum be performed in order to obtain data from the supercritical separation unit already developed and built up at the laboratories and for process optimization using experimental planning. With the development of the project has been possible to separate petroleum compounds with solvents: water, CO2 and ethanol, as well as the propane used in industrial processes. Finally, the study presents new extraction techniques in the process of solvent deasphalting promising considered less harmful to the environment. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:56:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanella_Karine_M.pdf: 2631881 bytes, checksum: f5478ae14939fdabde9f610a2bed60a8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A laranja é utilizada no Brasil principalmente no processamento de suco, o qual gera entre 40-60% (em peso) de resíduos líquidos e sólidos, que posteriormente são utilizados na produção de subprodutos. A casca da laranja é composta por flavedo (porção colorida) e albedo (porção branca e esponjosa) que, quando desidratados são utilizados no processo de extração da pectina, utilizada principalmente em indústrias alimentícias e farmacêuticas. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência das variáveis operacionais da secagem convectiva, temperatura (40, 55 e 70 °C) e velocidade do ar (0,1, 0,2 e 0,3 m.s-1), no rendimento, na qualidade e nas características da pectina extraída da casca da laranja-pera (Citrus sinensis L. Osbeck). Os experimentos foram realizados em secador de leito fixo e os dados cinéticos foram avaliados através da modelagem matemática por aplicação dos modelos de Page, Henderson e Pabis e de Midilli. Este último foi o que melhor ajustou os dados experimentais, tanto para a secagem do albedo quanto do flavedo. As condições operacionais utilizadas na extração da pectina, do albedo e do flavedo foram: temperatura (80°C), velocidade de agitação (650 rpm) e pH (2,5). O agente extrator utilizado para o processo de extração foi a mistura entre água e ácido cítrico. Os maiores valores de rendimento obtido foram de 38,21% de pectina seca por albedo seco (g/g) (Pectina-A) e de 29,35% de pectina seca por flavedo seco (g/g) (Pectina-F), os quais foram desidratados nas seguintes condições de secagem: 70°C e 0,10 m.s-1 para o albedo e 40 ºC e 0,1 m.s-1 para o flavedo. Foi verificado pela análise de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), que tanto a Pectina-A quanto a Pectina-F, apresentaram grau de esterificação acima de 50%, sendo caracterizadas como pectinas de alto teor de metoxilação (ATM). Além disto, as pectinas foram analisadas quanto ao seu peso molecular pela técnica de cromatografia de permeação em gel (GPC) e variaram entre 337,41 e 606,85 para a Pectina-A e entre 487,92 e 1702,00 para a Pectina-F. A análise da qualidade das pectinas foi realizada pela determinação do teor de ácido galacturônico (AGA) por espectrofotometria. Os maiores valores de AGA foram de 93,64% para a Pectina-A e de 93,29% para a Pectina-F. Pela análise dos dados foi constatado que não houve influência das variáveis operacionais de secagem nas pectinas obtidas. Contudo, verificou-se que independente da configuração escolhida durante o processo de secagem, todas as pectinas apresentaram alta qualidade e podem ser utilizadas como pectinas comerciais. Portanto, concluiu-se que o processo de obtenção da pectina utilizado neste estudo é viável / Abstract: The orange production in Brazil is mainly directed to juice processing which generates ca. 40-60% (weight) of solid and liquid wastes, which are subsequently used in the production of by-products. The orange peel is composed of flavedo (colored portion) and albedo (the white and spongy portion) which when dried are used for the extraction process of pectin with great interest in pharmaceutical and food industries. The aim of this work were to study the influence of the operating variables of convective drying, temperature (40, 55 and 70 °C) and air velocity (0,1, 0,2 and 0,3 m.s-1), on the yield, quality and characteristics of pectin extracted from "Pera? sweet orange peel (Citrus sinensis L. Osbeck). The experiments were carried out in a fixed bed dryer and the drying kinetics data were evaluated through the application of mathematical modeling, by using the following models: Page, Henderson and Pabis and Midilli. The latter one was the best model that fitted the experimental data, for drying both albedo and flavedo. The operating conditions used for extraction of pectin, from albedo e flavedo, were: temperature (80 °C), stirring rate (650 rpm) and pH (2,5). The extracting agent used for the extraction process was a mixture of water and citric acid. The highest yield values obtained were 38,21% of dried pectin for dried albedo (g/g) (Pectin-A) and 29,35% of dried pectin by dried flavedo (g/g) (Pectin-F), which were dehydrated in the following conditions: 70 °C and 0,10 m.s-1 for the albedo and 40 °C and 0,1 m.s-1 for the flavedo. It was found by analysis of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) that both Pectin-A and Pectin-F showed a degree of esterification above 50%, being characterized as high methoxyl pectin (ATM). In addition, the pectin were analyzed for its molecular weight by the technique of gel permeation chromatography (GPC), and varied between 337,41 and 606,85 for Pectin-A and between 487,92 and 1702,00 for Pectin-F. The quality of pectin was obtained by determination of galacturonic acid (AGA) by spectroscopic analyzes. The highest values from AGA were 93,64% for Pectin-A and 93,29% for Pectin-F. From the data obtained, it was found that there was no influence of the operating variables of drying on the pectin. However, it was found that regardless of the chosen configuration during the drying process, all pectin had a high quality and can be used as commercial. Therefore, is possible to conclude that the process of obtaining pectin, used in this study, is viable / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T20:58:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veggi_PriscillaCarvalho_D.pdf: 5176961 bytes, checksum: 389c029fe6c05f6c9fcc19436840506e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este estudo teve como finalidade utilizar a extração supercrítica (SFE = supercritical fluid extraction) para obtenção de compostos fenólicos presentes em plantas nativas brasileiras de elevado potencial econômico. As plantas estudadas foram: Cipó-de-são-joão (Pyrostegia venusta), Nó-de-cachorro (Heteropteris aphrodisiaca O. Mach), Ingá Cipó (Inga edulis), Jatobá (Hymenaea courbaril var. stilbocarpa) e Feijão (Phaseolus vulgaris L.). Experimentos de rendimento global (X0,S/F=50) utilizando CO2 puro, CO2 + etanol (10 %, massa) e CO2 + água (10 %, massa) como solventes foram realizados a 35 MPa e 323 K; a razão da massa de CO2 para a massa de alimentação foi mantida constante (50 kg/kg). Posteriormente os extratos foram analisados por cromatografia em camada delgada (CCD); foram determinadas também a atividade antioxidante, o teor de polifenóis e o de flavonoides totais. Após a avaliação do comportamento dos extratos quanto ao tipo de solvente utilizado e análises realizadas, observou-se que o solvente CO2 + H2O resultou em maior rendimento em extrato, especialmente para os de jatobá; adicionalmente, o extrato desta planta teve excelentes características antioxidantes. Desta forma, os estudos posteriores foram realizados com o jatobá. Para selecionar a temperatura e a pressão ótimas de operação, isotermas de rendimento global (IRG's) foram determinadas nas temperaturas de 323 e 333 K e pressões de 15, 25 e 35 MPa. Em função do maior teor de polifenóis e taninos totais obtidos, foi selecionada a pressão de 15 MPa e temperatura de 323 K para estudos da cinética de extração. Curvas cinéticas (OEC = overall extraction curve) foram construídas visando à determinação dos parâmetros de processo através do ajuste das OECs a um spline linear com 3 retas. Em seguida, realizou-se um estudo do aumento de escala, mantendo constantes a razão entre massa de solvente e massa de matéria-prima (S/F) e tempo de processo. As análises químicas dos extratos obtidos por SFE foram realizadas por Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência acoplada ao Espectrômetro de Massas em série (UPLC-MS/MS) e Espectrometria de Massas com Ionização por Eletrospray (IES-MS/MS). De acordo com os resultados, os extratos apresentaram perfil químico de procianidinas. Por último, foi determinado o custo de manufatura (COM) dos extratos das cinco plantas obtidos nos ensaios de rendimento global (X0, S/F=50) para os três solventes: CO2 puro, CO2 + etanol (10 %, massa) e CO2 + água (10 %, massa), e do extrato de jatobá no processo otimizado (OEC's) para o solvente CO2 + H2O. O COM estimado demonstrou a viabilidade do processo SFE para unidades industriais com extratores de 50 e 500 L, dependendo da matéria-prima a ser processada. Segundo o COM estimado, a obtenção de extratos ricos em taninos das cascas de jatobá foi economicamente viável para o solvente CO2 + H2O. Adicionalmente, extratos da casca de jatobá foram obtidos utilizando a extração assistida por ultrassom (UAE). As extrações foram realizadas com potência de ultrassom de 20 e 60 W durante 40 min, utilizando a água em uma razão S/F igual a 20 (otimizada em um ensaio de extração por maceração). Maior quantidade de polifenóis foi obtida com a potência de 60 W. A eficiência da UAE na extração de polifenóis foi avaliada através de extrações em corrente cruzada em três estágios; foi estudado o aumento de escala em extrator de 3 litros. Os resultados foram comparados com os obtidos com extração por agitação (AGE) e sonda de ultrassom (UP) utilizando as mesmas condições da UAE. Foi realizado ainda um estudo cinético avaliando a obtenção de polifenóis da casca de jatobá para os processos UAE e AGE. Os extratos foram analisados por CCD; a atividade antioxidante e teor de polifenóis dos extratos foram determinados. Os resultados provaram que a UAE é um método eficiente para obter extratos ricos em compostos fenólicos e com elevada atividade antioxidante. Através da análise química com Cromatografia de Alta Eficiência com detecção por arranjo de diodos (CLAE/DAD), o perfil de compostos fenólicos da casca de jatobá obtidos por UAE constituiu de procianidinas, a (+)-catequina e a (-)-epicatequina / Abstract: The objective of this study was to use supercritical fluid extraction (SFE) to extract phenolic compounds from indigenous Brazilian plants with high economic potential. The plants studied were: Flame wine (Pyrostegia venusta), Dog's knot (Heteropteris aphrodisiaca O. Mach), Ice-cream bean tree (Inga edulis), Jatoba (Hymenaea courbaril var. stilbocarpa) and beans (Phaseolus vulgaris L.). Global yields experiments (X0,S/F=50) using pure CO2, CO2 + ethanol (10 %, mass) and CO2 + water (10 %, mass) as solvents were performed 35 MPa and 323 K; the ratio of the CO2 mass to feed mass was maintained constant (50 kg/kg). The extracts were analyzed by thin layer chromatography (TLC). Their antioxidant activity, total polyphenolic and flavonoids content were also determined. After evaluating the behavior of the yield and chemical composition of the extracts, it was observed that the solvent mixture CO2 + H2O provided higher yield, especially for jatobá. Additionally, this extract presented high antioxidant activity. Based on these results, global yields isotherms (GYI) of jatoba were determined at temperature of 323 and 333 K and pressures of 15, 25 and 35 MPa in order to select the optimum operational conditions. Due to the higher polyphenols and tannins content, the optimum conditions selected were 15 MPa and 323 K. Overall extraction curves (OEC¿s) were obtained under these conditions in order to determine the kinetic parameters by fitting the OECs to a linear spline with three straight lines. For the scale-up study, the criterion adopted was keeping constant the solvent to feed ratio (S/F) and process time. The chemical analyses of SFE extracts were performed by Ultra performance liquid chromatography - diode array detection (UPLC-MS/MS) and electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS/MS). According to the results, the extracts showed chemical profile of procyanidins. Finally, it was evaluated the cost of manufacturing (COM) of the extracts for all five plants obtained in the GYI experiment (X0, S/F=50) for the three solvent: CO2 pure, CO2 + ethanol (10 %, mass) e CO2 + water (10 %, mass); and for the jatobá extract obtained at optimized process conditions using CO2 + water (10 %, mass). The estimated COM demonstrated the feasibility of the SFE process for industrial scale extractors of 50 and 500 L, depending on the raw material to be processed. Moreover, according to the estimated COM, obtaining jatobá bark extracts rich in tannins was economically feasible with CO2 + H2O. Jatoba extracts were also obtained using ultrasound assisted extraction (UAE). The extractions were performed at the potency of 20 and 60 W during 40 min, using water at S/F ratio of 20 (optimized in a maceration extraction assay). High content of polyphenols were obtained using the potency of 60 W. The efficiency of UAE in extracting polyphenols was evaluated using crosscurrent extraction in three stages. The scale-up of the UAE process was studied in an extractor of three liters. It was also performed a kinetic study to evaluate the extraction of polyphenols from jatobá via UAE and AGE. The results were compared to those obtained by extraction under agitation (AGE) and ultrasound probe (UP), in the same conditions used for the UAE experiment. The extracts were analyzed by TLC. The antioxidant activity and polyphenols content of the extracts were also determined. The results proved that UAE is an efficient method to obtain extracts rich in phenolic compounds and with high antioxidant activity. The chemical analysis of the extracts by high performance liquid chromatography - diode array detection (HPLC-DAD), showed that the phytochemical profile of jatobá bark extracts presented procyanidins, (+)-catechin and (-)-epicatechin / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, José Carlos Cunha Petrus / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_BeatrizCamargoBarrosdeSilveira_D.pdf: 3783917 bytes, checksum: ffc631a9a3cfa0021eaa16fa5a23cc16 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A própolis é um produto natural rico em flavonóides e ácidos fenólicos, além de outros grupos químicos, incluindo minerais e vitaminas. O uso do álcool como solvente gera alguns entraves, tanto para o consumo direto quanto para o uso na indústria de alimentos, como o seu alto sabor residual e algumas reações adversas. Uma forma de viabilizar o uso da água como solvente é o estudo da extração em diferentes pHs seguida de concentração do extrato, que além de ser necessária para o uso industrial, reduz a quantidade de solvente na solução. Em vista disso, esta tese visou desenvolver um novo extrato de própolis, proveniente do extrato aquoso obtido em pHs diferenciados (4,38,0), sendo concentrado por nanofiltração. O extrato preparado com pH 8,0 apresentou um aumento de 40% em compostos fenólicos e atividade antioxidante duas vezes maior que o extrato aquoso sem alteração de pH (4,3). Foram realizados diversos ensaios do processo de nanofiltração com variação de temperatura (2357°C), pressão (5,38,7 bar) e pH de extração (4,37,7), seguindo um planejamento fatorial 23, com 17 ensaios totais. Como variáveis de resposta, analisouse o teor de flavonóides e polifenóis do produto concentrado, e o fluxo de permeado durante o processamento. O fluxo de permeado variou entre 25 e 75 L/(h.m2) de acordo com a pressão e temperatura utilizada, ambas atuando de forma diretamente proporcional ao fluxo. A validade do processo foi medida pela comparação dos produtos obtidos da concentração dos extratos aquosos com o extrato alcoólico tradicional, considerandose o teor de flavonóides e compostos fenólicos existentes no extrato concentrado. Além disso, foi feita uma avaliação da vida de prateleira dos extratos obtidos durante 90 dias em diferentes temperaturas (5°C, 22°C e 40°C) para verificar a estabilidade do produto frente às diversas condições de estocagem. Verificou-se que os compostos funcionais do extrato aquoso de própolis foram susceptíveis ao tempo de armazenamento e à temperatura, sendo que os melhores resultados foram obtidos para temperatura de 5°C,em que houve uma menor degradação dos compostos com o tempo. O extrato de própolis aquoso preparado em meio alcalino, seguido de nanofiltração gerou um produto rico em compostos fenólicos e flavonóides, podendo ser uma alternativa ao extrato etanólico / Abstract: Propolis is a natural product rich in flavonoids and phenolic compounds and also other chemical groups, as mineral and vitamins (provitamins A and B complex vitamins). Its extract is commercially found in alcoholic solution but the use of ethanol as solvent can have some disadvantages for human consumption and for industrial application, due to the high residual flavor and adverse reactions. One way of making water a feasible solvent is studying the extraction at different pHs and the concentration of the extract. The concentration is needed for industrial usage, since it reduces the solvent amount. This thesis envisioned the development of a novel propolis extract from aqueous products with different pHs, using membrane concentration by nanofiltration. The extract prepared with pH 8,0 showed a 40% increase on phenolic compounds and antioxidant activity two times higher than the aqueous extract without any pH modification. Several trials for membrane concentration, varying the temperature (2357°C), pressure (5,38,7 bar) and pH (4,37,7) of the extraction were carried out, following a 23 experimental design, with 17 assays. Flavonoids and phenolic compounds of the concentrate during the process were analyzed as response variables. Permeate flux varied between 25 and 75 L/h.m2 depending on the applied pressure and temperature, both acting directly proportional to the flux. The validity of the process was measured using the comparison among the products obtained through traditional alcoholic and aqueous extract concentration, considering the amount of flavonoids and phenolic compounds between the concentrated and permeated extracts. Moreover, the evaluation of shelf life of the extracts was carried out considering different temperature conditions (5°, 22° and 40° C) during 90 days. The functional compounds of the aqueous extract were susceptible to the storage temperature and the best results were obtained at 5°C, condition that preserved the functional compounds along the storage time. Alkaline aqueous propolis extract, followed by a nanofiltration process, made a product rich in interest functional compounds becoming an alternative to the ethanolic extract / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-01T08:31:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martinez_Julian_M.pdf: 24645837 bytes, checksum: d6debaae9f18138f643607735bee2550 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A extração de óleos voláteis com fluido supercrítico é uma tecnologia emergente nas últimas décadas, como alternativa à extração com métodos convencionais, como a destilação por arraste a vapor e a extração com solventes orgânicos. Embora grande parte dos óleos seja obtida por arraste a vapor, este processo apresenta algumas desvantagens, tais como baixos rendimentos, possível degradação térmica do produto, e dificuldade em se obter óleos ricos em compostos menos voláteis. A extração com solvente orgânico, por sua vez, está sofrendo crescentes restrições devido a possíveis contaminações ambientais e à presença de uma fração residual de solvente no produto. A tecnologia supercrítica, utilizando CO2 como solvente, é reconhecida como limpa, e apresenta outras vantagens, tais como seletividade no processo de extração através da seleção da temperatura e pressão de operação, facilidade de separação do extrato do solvente, praticamente não deixando resíduos no produto. Apesar dessas vantagens, este processo apresenta um alto custo de investimento, o que restringe seu uso para produtos de altos valores agregados ou processos em alta escala. A ampliação do espectro de aplicação da extração supercritica está relacionada à otimização das condições operacionais, que devem resultar em uma minimização do custo do processo, e, conseqüentemente, viabilizar o mesmo economicamente. A utilização de modelos matemáticos que representem a curva de extração é um meio que permite estimar a influência de parâmetros de processo sobre a eficiência da extração. Existem diversos modelos disponíveis na literatura que são utilizados para ajustar as curvas de extração experimentais. ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: Extraction of volatile oils with supercritical fluids has been an emergent technology in the last decades, as an altemative to extraction using conventional methods, like steam distillation and extraction with organic solvents. Although several oils can be obtained by steam distillation, this process has some disadvantages, such as low yields, possible thermal degradation of products and difficulty to obtain less volatile compounds. Extraction with organic solvents has been suffering restrictions due to possible environmental contaminations and presence of a residual ffaction of the solvent in the product. Supercritical technology, using carbon dioxide as solvent, is recognized as a cIean technology, and has other advantages, such as selectivity in the extraction process through the choice of the operating temperature and pressure and facility of separation of the extract fiom the solvent, leaving almost no residues in the product. Besides these advantages, this process still has a high cost of investment, which restricts its use to products with a high aggregate value or processes in high scale. The enlargement of the spectra of application of supercritical extraction depends of the optimization of the operational conditions that should result in a minimization of the manufacturing costs, tuming it economically viable. The application of mathematical models to represent extraction curves is a mean that allows estimating the influence of process parameters on the efficiency of the extraction. There are many models in the literature that are used to adjust experimental extraction curves. Most of these models consider the volatile oil as a single pseudo-compound, independently of its chemical composition. In this work several models of the literature are studied, such as: an empirical model based on chemical reaction kinetics; the Tan and Liou desorption model the diffusional model of Crank; the Sovová model, that divides the process in mostly convective and diffusional periods; the Goto et aI. model, that considers the particles of the solid as being porous.... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T13:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcelaG.Motados_M.pdf: 3608818 bytes, checksum: dd58239af4dfd4bf4e0e40b36a9134e5 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Desde a terceira década do século XX, tem-se realizado o processo de extração de oleaginosas utilizando como solvente o hexano. Como esta substância é tóxica e altamente inflamável, tem-se intensificado a procura por solventes que produzam óleo de boa qualidade utilizando tecnologias limpas minimizando o prejuízo ao meio ambiente e também ao ambiente de produção. É neste contexto que está sendo estudada a substituição do hexano por solventes supercríticos, que são não só solventes efetivos para a extração, mas também apresentam uma série de peculiaridades que os tornam mais vantajosos em relação aos solventes líquidos, geralmente usados. Além das características inerentes aos meios supercríticos, o dióxido de carbono tem-se tornado um solvente potencial para a substituição do hexano por ser não tóxico, não inflamável, por apresentar condições supercríticas relativamente brandas (temperatura crítica de 31°C e pressão crítica de 73.8 bar), além de estar disponível a baixo custo. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de uma planta de extração supercrítica. Além disso será realizada a análise de sensibilidade paramétrica para a avaliação do comportamento de determinadas variáveis na performance do processo, baseada nos conceitos do planejamento fatorial. Neste trabalho é apresentado um modelo que usa parâmetros experimentais para avaliar políticas de controle e otimização. Partindo deste modelo foi realizada a análise de sensibilidade paramétrica, que possibilitou estudar tanto os efeitos principais das perturbações nas variáveis como os efeitos de interação destas variáveis. A partir disso foi possível determinar as variáveis de maior influência no processo, e, desta forma, determinar estratégias de otimização do processo. Além disso foi avaliada também a estabilidade da solução numérica do modelo apresentado para o método de solução utilizado / Abstract: Since the third decade of the century XX, it has been accomplishing the extraction process of oleaginous for hexane. As this substance is toxic and highly flammable, it has been intensifying the search of solvents that produce oil of good quality using clean technologies, minimizing the damage to the environment and production envirenment. It is in this context that is being studied the substitution of the hexane by supercritical solvents, which are not just effective solvents for the extraction of oil of seeds, but they also present a series of peculiarities they turn them more advantageous in relation to the liquid solvents, generally used. Besides the inherent characteristics to the supercritical means, the carbon dioxide has been proving a potential solvent for the substitution of the hexane for being not toxic, not flammable, to present supercritical conditions relatively mild (critica I temperature of 31°C and critica I pressure of 73.8 bar), besides being at a low cost available.The objective of this work is to study the behavior of a supercritical extraction plant. Besides the parametric sensibility analysis is accomplished for the evaluation of the behavior of certain variables in the precess performance, based on the concepts of the factorial designo. In this work a model is presented that uses experimental parameters for evaluations of control politics and optimization. Starting from this model took place the parametric sensitivity analysis, which facilitated to study the principal and interaction effects of perturbations in certain variables. Starting frem that it was possible to determine the variables of larger influence in the process, and, this way, to determine strategies of the process optimization. Besides the stability of the numeric solution of the model for the used solution method was also evaluated. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química