Orientador: Maria Angela de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:14:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreschi_SilvaniaReginaMendes_D.pdf: 1138313 bytes, checksum: 9795fdb9b2f9d97588cecb8005836315 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A celulose e amido presentes em resíduos de plantas aromáticas, que já sofreram extração de seus óleos essenciais através de CO2 supercrítico, foram hidrolisados rapidamente com água subcrítica (AsC) e CO2, a fim de se obter oligossacarídeos. Celulose e amido não são solúveis em CO2 supercrítico, assim, permanecem no resíduo sólido após o processo de extração supercrítica (ESC). A etapa de ESC atua como um pré-tratamento para a hidrólise porque a pressão age sobre a matriz sólida, relaxando a estrutura do grânulo de amido, resultando num aumento da taxa de hidrólise. O gengibre (Zingiber officinalle Roscoe) contém aproximadamente 50% de amido, e a decomposição do amido de bagaço de ESC de gengibre foi efetuada num reator semi-contínuo, operando numa faixa de temperatura entre 132 - 200°C e pressões entre 80 ¿ 220 bar. A alimentação do reator constou de uma mistura de bagaço de gengibre e água (3:7). O CO2 foi utilizado para a pressurização do sistema. Para arrastar os produtos formados do reator foi utilizada uma vazão de CO2 de 7,48 × 10-5 kg s-1. O rendimento da hidrólise foi avaliado em relação ao teor de açúcares redutores formados. Os ensaios de hidrólise foram realizados num tempo de reação constante para procurar as condições de temperatura e pressão que maximizassem o grau de hidrólise e o rendimento. Os resultados foram analisados pela metodologia de superfície de respostas. Os testes de cinética de hidrólise foram realizados a 150 bar e a 176, 188 e 200 °C, mantendose constantes a razão de bagaço: água na alimentação e a vazão de CO2, e com os seguintes tempos de reação: 1, 5, 7, 9, 11 e 15 minutos. O maior grau de hidrólise (97,1% a 15 minutos de reação) e o maior rendimento em açúcares redutores (18,1% a 11 minutos de reação) foram estabelecidos para 200 °C. Diferentes misturas de oligossacarídeos com diferentes distribuições de massas moleculares foram obtidas, dependendo da temperatura e do tempo de reação. A hidrólise do bagaço de gengibre foi tratada como uma reação heterogênea com uma cinética global de primeira ordem em relação à concentração de amido, a qual resultou numa energia de ativação de 185,1 kJ mol-1 e um fator préexponencial de 5,8 × 1017s-1. Ensaios de hidrólise de gengibre e cúrcuma (Curcuma longa Linneu) frescos, gengibre seco, cúrcuma seca e bagaço de cana foram realizados nas melhores condições estabelecidas para o bagaço de gengibre (150 bar, 200 °C e 11 minutos) / Abstract: Cellulose and starch contained in aromatic-plant residues, which had been subjected to supercritical CO2 extraction, were hydrolyzed with subcritical water and CO2 to obtain oligosacharides. Cellulose and starch are not soluble in supercritical CO2; therefore, they remained in the solid matrix after the supercritical extraction. The extraction step acted as a pre-treatment step for hydrolysis because the pressure affected the solid matrix by relaxing the starch granule resulting, thus, increasing the rate of hydrolysis. Ginger (Zingiber officinale Roscoe) bagasse containing about 50% of starch was hydrolyzed in a semicontinuo reactor in the temperature range of 132 - 200°C and pressure range of 80 ¿ 220 bar. The reactor was filled with a mixture of ginger bagasse and water (3:7). The CO2 was used to pressurize the system. To withdraw the products from the reactor a CO2 flow rate of 7.48 × 10-5 kg s-1 was used. The hydrolysis yield was evaluated with respect to the amount of reducing sugars formed. The hydrolysis assays were done for a constant reaction time of 15 min to search for the condition of temperature and pressure that maximized the hydrolysis degree and the yield. The results were analyzed by the surface response methodology. The hydrolysis kinetics tests were performed at 150 bar and at 176, 188, and 200 °C. The kinetics tests were done keeping constant the ratio between ginger bagasse and water, as well as the CO2 flow rate; the following reaction times were evalueted: 1, 5, 7, 9, 11 and 15 min. The highest hydrolysis degree (97.1% at 15 min) and the highest yield (18.1% at 11 min) were stablished for 200 °C. Different oligosaccharide mixtures with different molecular mass distributions were obtained, depending on the temperature and on the reaction time. The ginger bagasse hydrolysis was treated as a heterogeneous reaction with a first-order global chemical kinetic, with respect to the starch concentration; resulting in an activation energy of 185.1 kJ mol-1 and a preexponential factor of 5.8 × 1017s-1. Hydrolysis of fresh ginger and turmeric (Curcuma longa Linneu), dried ginger, dried turmeric, and sugar-cane bagasse were performed at the best conditions established for ginger bagasse (150 bar, 200 °C and 11 min) / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-24T11:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZapataNorena_CacianoPelayo_D.pdf: 4445692 bytes, checksum: 25a89b004364e84a71beeaeb4bb5d15d (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O coeficiente de difusão efetivo do óleo essencial de cravo-da-índia, em CO2 líquido subcótico, foi determinado, experimentalmente, a 64,7 e 69,7 bar e temperaturas entre 10 e 20°C. Os extratos obtidos foram caracterizados por GC-EM. O equipamento experimental foi um extrator de leito fixo. O cravo-da-índia moído (mesh 32 + 65) foi compactado para formar o leito fixo. Com a ajuda de uma bagueta de vidro (1 cm de diâmetro), o material sólido foi manualmente compactado dentro de uma matriz cilíndrica oca, feita de seringas hipodérmicas descartáveis, sendo que, para manter a forma do cilindro compactado, utilizou-se uma malha tubular, para fins cirúrgicos, de algodão. Foram obtidos sólidos, de densidade uniforme, na forma de cilíndrica com 2,17 cm de diâmetro e comprimento na faixa de 6,2 e 7,2 cm. Cada experimento precisou de 9 cilindros, que foram pesados em uma balança analítica e colocados dentro do extrator (de 60,5 cm de comprimento e 2,17 cm de diâmetro). Cada cilindro foi considerado como um sólido O coeficiente de difusão efetivo foi avaliado pelo ajuste do perfil de concentração à equação de transferência de massa em estado não-estacionário, com difusão em uma direção, em um meio semi-infinito. Também foram considerados os seguintes casos: o coeficiente de difusão constante e o coeficiente de difusão dependente da concentração, onde duas funções foram consideradas: Def = Do exp(k1X) Def =Do(1+kX)k2. O método numérico de diferenças finitas foi usado para resolver a equação de transferência de massa. O método implícito de solução foi usado pelo modelo que considera a difusividade independente da concentração, enquanto o método explícito foi usado para os modelos que consideram que o coeficiente de difusão e a concentração estão relacionados. Incrementos de tempo de 5 segundos com 60 pontos de colocação foram usados nos três modelos propostos. Esses valores utilizados foram usados para evitar oscilações numéricas no caso do método explicito, conseguindo-se ?f0 Mo menores que 10-5. Considerando o erro relativo médio e a análise de resíduos, encontrou-se que o modelo potencial foi o melhor dos modelos estudados para predizer os valores de difusividade. Os erros relativos médios, para todas as condições de pressão e temperatura, foram menores que 3,5 %. Os valores preditos de Do estão na faixa de 3,25.10-10 e 5,25.10-10 m2/s e, à temperatura constante, não são afetados pela pressão. Os números de Fourier encontrados foram menores que 0,003, valores que indicam que o sistema desenvolvido comportou-se como um meio semi-infinito. Os principais constituintes do óleo de cravo-da-índia obtidos pela extração com CO2 foram: eugenol, ß-cariofileno, a-humuleno e acetato de eugenila / Abstract: The effective mass diffusion coefficient of clove essential oil in sub critical liquid CO2 was experimentally determined at 64.7 and 69.7 bar and temperatures of from 10 to 20°C. The extracts were characterized by GC-MS. The experimental apparatus was a fixed bed extractor. Compact powdered cloves (mesh -32 +65) formed the fixed bed. Solid material was manually compacted with the aid of a glass rod (1 cm of diameter) into a surgical tubular cloth, which was placed into a hollow cylindrical matrix made of disposable hypodermic syringes. Solids with a cylindrical shape of approximately 2.17 cm diameter and range of 6.2 and 7.2 cm length and a uniform density were obtained. Each experiment required 9 cylinders that were weighed in an analytic balance and placed inside the extractor (with length of 60.5 cm and diameter of 2.17 cm). Each cylinder was considered as one solid element. The effective mass diffusion coefficient was evaluated by fitting the experimental concentration profile to the unsteady state mass balance equation for unidirectional diffusion in semi-infinite solid medium. The following cases were considered constant diffusion coefficient and concentration dependent diffusion coefficient, where two functions were considered: Def = Do exp(k1X) Def =Do(1+kX)k2 .The finite differences numerical method was used to solve the mass transfer equation. The implicit solution method was used for the model when the diffusivity was considered independent of the concentration, whereas the explicit method was used for those models where diffusion and concentration were related by exponential and potential functions. The steps of time were 5 seconds with 60 nodal points were used for the three proposed methods. These values were used to avoid numerical oscillations in the explicit method achieving ?f0 smaller than 10-5. Considering the average relative errors and residue analysis, it was found that the potential method was the best among the models studied to predict diffusivity values. The average relative errors for all pressure and temperatures conditions were smaller than 3.5%. Predicted values for Do were in the range of 3.25.10-10 and 5.25.10-10 m2/s, and at constant temperature they were not affected by pressure. Fourier numbers were smaller than 0.003, which indicate, that the developed system behaved as a semi-infinite medium. The main constituents of clove essential oil obtained by CO2 extractions were eugenol, ß-caryophilene, a-humulene and eugenol acetate / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles, Paulo de Tarso Vieira e Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T11:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 QuispeCondori_Socrates_D.pdf: 2798950 bytes, checksum: 0b1d9044fdb82444a8064327ee12685a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No presente trabalho é apresentado um estudo global do processo de extração de produtos naturais usando dióxido de carbono supercrítico como solvente. As duas etapas do processo foram estudadas usando diversas matrizes vegetais. Na Etapa de Extração (Artemisia annua, Cordia verbenacea e Ocimum selloi) foram medidos dados de rendimento global para os três sistemas. Para os sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea foram calculados os parâmetros cinéticos do processo de extração e um modelo matemático foi selecionado para representar as curvas globais de extração. A técnica de extração fracionada foi aplicada para os sistemas CO2 + C. verbenacea e CO2 + Ocimum Selloi. A determinação do rendimento global permitiu visualizar o efeito da temperatura e pressão sobre a solubilidade do extrato, além de proporcionar informações necessárias para modelagem do processo de extração. A condição que maximizou o rendimento em extrato nos sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea foi 300 bar / 50 °C. Entretanto, foi demonstrado que o extrato de C. verbenacea obtido nesta condição apresenta menor atividade anticâncer àquele obtido a 200 bar / 40 °C. Para o sistema CO2 + Ocimum Selloi o maior rendimento foi obtido a 200 bar / 40 °C. No estudo da cinética do processo de extração foi verificado que para o sistema CO2 + A. annua a vazão do solvente foi o único fator significante sobre os parâmetros cinéticos. No estudo do efeito da altura do leito para o sistema CO2 + C. verbenacea, verificou-se que os parâmetros cinéticos aumentam com a altura do leito. Na modelagem matemática das curvas globais de extração (OEC) dos sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea verificou-se que os modelos de Naik et al. [1989] (empírico), Sovová [1994] e Goto et al. [1993] apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais. Do estudo do efeito da altura do leito na SFE a partir de C. verbenacea, verificou-se que a seleção de um modelo para aumento de escala é difícil de ser realizada, uma vez que o modelo selecionado nem sempre é válido para todos os ensaios. Na Etapa de Separação (Foeniculum vulgare) foi realizado o estudo da influência das condições operacionais (temperatura, pressão e vazão do solvente) na recuperação do extrato. As condições de temperatura e pressão de separação foram determinadas através de modelagem termodinâmica usando-se a equação de estado de Peng-Robinson. A determinação do comportamento da solubilidade dos componentes majoritários do extrato de F. vulgare (anetol e ácido oléico) em CO2 supercrítico permitiu obter uma aproximação das condições ótimas de separação. No estudo da influência das condições operacionais (temperatura e pressão) determinou-se que o aumento da pressão no primeiro separador permite a solubilização do compostos de maior massa molecular, os quais são transferidos para o segundo separador. Entretanto, se o objetivo for o fracionamento do extrato de F. vulgare, observou-se que a melhor condição operacional para separação da fração rica em componentes de óleo volátil foi 80 bar / 40 °C no primeiro separador. Foi verificado também que o aumento da vazão de solvente diminui o rendimento em anetol e funchona e, conseqüentemente, no rendimento global. A otimização das condições de separação da mistura extrato + solvente é uma etapa importante do processo de extração de produtos naturais usando fluidos supercríticos, uma vez que permitirá uma ótima recuperação e/ou fracionamento do extrato / Abstract: In the present work a global study of the extraction of natural products using supercritical carbon dioxide as solvent is presented. The two steps of the SFE process were studied using several raw materials. In the Extraction Step (Artemisia annua, Cordia verbenacea and Ocimum selloi), global yield data for the three plants were determined. Kinetic parameters of the extraction process were calculated for the CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea systems and a mathematical model to represent the overall extraction curves was selected. The fractional extraction technique was applied for the CO2 + C. verbenacea and CO2 + Ocimum Selloi systems. The determination of the global yield allowed to identify the effect of the temperature and pressure on the solubility of the extract, besides providing necessary information for the modeling of the extraction process. The operational condition that maximized the global yield in the systems CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea was 300 bar / 50 °C. However, it was demonstrated that the C. verbenacea extract obtained at this condition shows a lower anticancer activity than that obtained at 200 bar / 40 °C. The higher global yield for the CO2 + Ocimum Selloi system was obtained at 200 bar / 40 °C. In the study of the kinetic of the extraction process for the CO2 + A. annua system, it was verified that the flow rate was the only significant factor on the kinetic parameters. In the study of the effect of the extraction bed height for the CO2 + C. verbenacea system, it was verified that the kinetic parameters increase with the bed height. The Naik et al. [1989] (empirical), Sovová [1994] and Goto et al. [1993] models presented the best fittings to the experimental overall extraction curves (OEC) for the CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea systems. From the study of the effect of the height of the bed for the C. verbenacea, it was verified that the selection of a mathematical model to scale-up is difficult to be accomplished, because the selected model is not always valid for all experiments. In the Separation Step (Foeniculum vulgare) the study of the influence of the operational conditions (temperature, pressure and flow rate) in the recovery of the extract was carried out. The temperature and pressure of the separation step was calculated through thermodynamic modeling using the equation of state of Peng-Robinson. The determination of the solubility behavior of anethole and oleic acid (major compounds of the F. vulgare extract) with supercritical CO2 allowed to obtain an approximation of the optimal condition of the separation step. In the study of the influence of temperature and pressure, it was determined that the increase of pressure in the first separator allows the solubilization of high molecular mass compounds that are transferred to the second separator. However, if the objective is the fractionation of the fennel extract, it was observed that the best operational condition to separate a rich fraction in volatile oil compounds was 80 bar / 40°C. Additionally, it was verified that the increase of flow rate diminishes the anethole and fenchone yields and, consequently, the global yield. The optimization of the operational conditions in the separation of the mixture extract + solvent is an important step in the supercritical extraction of natural products, because it will allow an optimal recovery and/or fractionation of the extract / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T18:19:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_MaraElgaMedeiros_D.pdf: 16072941 bytes, checksum: 10aa8c83d53c227e154f5bedcb758bef (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os compostos bioativos têm sido alvo de estudos, devido aos seus benefícios comprovados como fonte primária na prevenção de doenças, através da ingestão de alimentos funcionais. Algumas espécies utilizadas como fonte destes compostos são encontradas na alimentação diária, compondo as especiarias e plantas aromáticas e corantes naturais. Dentre as diversas espécies conhecidas cita-se a cúrcuma (Curcuma longa L.) e a falsa melissa (Lippia alba M.), que apresentam atividades farmacológicas comprovadas como atividade anticâncer, antiinflamatória e anticolinasterase, utilizadas no tratamento de câncer e Alzheimer, respectivamente. O objetivo deste trabalho foi identificar os parâmetros de processo da extração com fluido supercrítico (SFE) para maximização do rendimento de extratos da Curcuma longa L. e Lippia alba M., e comparar a outras metodologias convencionais de extração como hidrodestilação (HD), soxhlet (SoE) e extração com solventes orgânicos a baixa pressão (LPSE). Para a avaliação dos processos foram utilizadas as taxas de extração, tempo de processo, rendimento global de extração e perfil fitoquímico dos extratos, propriedades funcionais como atividade antiproliferativa e antimicobacteriana. Os experimentos foram conduzidos numa unidade de Extração Supercrítica (SFE) com extrator de leito fixo com diâmetro de 2,74×10¿2 m e comprimento de 0,375 m. Para a cúrcuma os experimentos foram realizados a 30 ºC e 300 bar; a mistura de etanol e isopropanol, na proporção 1:1, foi usada como co-solvente. Foram estudados os efeitos da variação da geometria do leito, ou seja, da relação altura/diâmetro do leito (HB/DB), da extração acelerada com solvente e período estático, e extração fracionada. Os extratos foram analisados por CG-DIC, CCD e Espectrofotômetro-UV. Na razão HB/DB de 1,8 obteve-se o maior rendimento em curcuminóides; maiores rendimentos em curcuminóides também foram obtidos com o uso de 50% de co-solvente com período estático de 30 minutos. O maior rendimento obtido na extração supercrítica de falsa melissa foi de aproximadamente 7 % (massa), as extrações a baixa pressão e por Soxhlet obtiveram altos rendimentos (17 e 20%, respectivamente), porém muitas substâncias indesejáveis foram co-extraídas. Para a obtenção dos compostos de interesse da falsa melissa, as melhores condições da SFE foram 80 bar/ 45 ºC para a obtenção de carvona (80%, massa) e 120 bar/45 ºC para a obtenção de limoneno (17%, massa); para todas as metodologias testadas a extração supercrítica promoveu a melhor extração de carvona e a hidrodestilação a extração do limoneno. O amido residual do processo de extração de oleoresina de cúrcuma e gengibre, que podem ser utilizados como amidos especiais, foram observados quanto às suas características físico-químicas e comparados, com amidos comerciais. A fração volátil do extrato de cúrcuma apresentou atividade antiproliferativa seletiva para as células cancerosas de mama e ovário, pulmão, próstata e cólon. A atividade antimicobacteriana foi identificada em todos os extratos de cúrcuma, independente da concentração dos curcuminóides / Abstract: Bioactive compounds have been target of studies due to benefits proved as primary source to prevent diseases, through the intake of functional foods. Some species used as compounds bioactive source are presents in dairy foods, which are inside the category of spices, aromatic plants and natural colors. Among many species known, there are turmeric (Curcuma longa L.) and ¿falsa melissa¿ (Lippia alba M.), that have pharmacological activities as anticancer, anti-inflammatory and anticolinasterase activities used on cancer and Alzheimer treatments, respectively. The objective of this work was identify the process parameters of supercritical fluid extraction (SFE) for maximization of the extracts yield of Curcuma longa L. and Lippia alba M., and to compare to other conventional methodologies of extraction as hydrodistillation (HD), Soxhlet (SoE) and low pressure solvent extraction (LPSE) with organic solvents. As a methodology to evaluate the process, some process parameters were used as extraction rate, process time, global extraction yield and phytochemical profile of extracts, some functional properties as antiproliferative and antimycobacterial activities. The essays were conducted in the SFE Unity with fix bed extractor (2.74×10¿2 m of diameter and 0.375 m of length). The turmeric essays were made at 30 ºC and 300 bar; the mixture of ethanol and isopropyl alcohol was used (1:1) as cosolvent. The effects of the bed geometry were studied, in other words, the ratio of bed height / bed diameter (HB/DB); the accelerated solvent extraction and fractioned extraction as well as the effects of the static period were also studied. The extracts were analyzed using GC-FID, TLC and Spectrophotometer ¿ UV. The essay done with HB/DB =1.8 showed the largest yield in curcuminoids; using 50% of cosolvent and static period was also possible to obtain higher contents of curcuminoids. The maximum extract yield obtained for SFE from the ¿falsa melissa¿ was approximately 7% (mass), the LPSE and Soxhlet extraction had very high yields (17 and 20%, respectively), but many undesirable compounds were extracted. To obtain the target compounds of ¿falsa Melissa¿, the best conditions for SFE were 80 bar/45 ºC to obtain large amounts of carvona (80%, mass) and 120 bar/45 ºC to obtain large amounts of limonene (17%, mass); the highest yield in carvone was obtained by the SFE process while the largest yield in limonene was obtained in the hydrodistillation process. The residual starch from SFE process used to obtain turmeric and ginger oleoresins, which can be used as special starches, were observed with their chemical and physical characteristics and compared to industrial starches. The volatile fraction of turmeric extracts showed antiproliferative activity selective for cancers cells of breast and ovary, lung, prostate and colon. The antimycobacterial activity was identified among all turmeric extracts, independently of curcuminoids concentration / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340787.pdf: 2340086 bytes, checksum: 8e56cab5ca2b6529bc40b01b664631f1 (MD5) Previous issue date: 2016 / A espécie Butia catarinensis pertence à família Arecaceae, é geralmente produzida na região Sul da América do Sul. Com o processamento da polpa para a produção de bolo, licor e sorvete, as sementes dos frutos são normalmente descartadas. Este estudo tem como objetivo fornecer uma alternativa para valorizar os resíduos industriais. Para essa proposta, a extração supercrítica (ESC) foi aplicada na obtenção de extratos de semente de butiá nas temperaturas de 40, 50 e 60 ºC e pressões de 100, 200 e 300 bar. Foram avaliados o rendimeto global de extração, a modelagem matemática da cinética de extração, as atividades antioxidante e antimicrobiana e a composição dos extratos. Os resultados obtidos com o CO2 supercrítico puro e adicionando cossolvente a ele foram comparados com os resultados de técnicas de extração à baixa pressão (Soxhlet e extração assistida por ultrassom) utilizando diferentes solventes (hexano, etanol e etanol-água). O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais da curva de ESC foi o modelo de Martínez et al (2003). A ESC com CO2 proporcionou maiores rendimentos na condição de 60 °C/ 300 bar e com a adição de cossolvente ao CO2 na condição de 40 °C/ 200 bar/ 2,5% ethanol-water. Para as extrações à baixa pressão, o maior rendimento foi obtido pelo método Soxhlet com etanol. O menor valor de EC50, determinado pelo método do radical DPPH, foi apresentado pelo extrato de Soxhlet com etanol-água. Esse mesmo extrato apresentou a maior atividade antioxidante avaliado pelo método de ABTS e o maior teor de compostos fenólicos, avaliado pelo método de Folin-Ciocalteau. A maior atividade antioxidante, determinada pelo método de descoloração do sistema ß-caroteno/ácido linoléico, foi apresentada pelo extrato de Soxhlet com etanol. Os extratos de Soxhlet com etanol e etanol-água, ultrassom com etanol-água e ESC 40ºC/100 bar foram fortes inibidores contra B. cereus e os extratos de Soxhlet com etanol e etanol-água, ultrassom com hexano, etanol e etanol-água, ESC 50ºC/ 100 bar e ESC 60ºC/ 300 bar foram fortes inibidores contra a E. coli. Os compostos identificados pela análise cromatográfica gasosa (CG) em um maior número de amostras foram o ácido cinâmico e o ácido caprílico. Apesar da ESC apresentar rendimentos próximos quando comparados com os extratos de soxhlet e ultrassom, esta técnica torna-se bem interessante na obtenção de compostos de alto valor agregado, devido à seletividade do processo. Logo, os extratos obtidos da semente de butiá são potenciais fontes de antioxidantes e antimicrobianos naturais para a indústria de alimentos.<br> / Abstract : The Butia catarinensis species belongs to the Arecaceae family, is produced in the southern region of South America. The pulp is processed for the production of cake, rum and ice cream, and the fruit seeds are usually discarded. This study aims to provide an alternative to value this industrial waste. For that purpose, the supercritical fluid extraction was applied to Jelly-Palm (Butia) seeds at temperatures of 40, 50 and 60 ºC and pressures of 100, 200 and 300 bar. The mathematical modeling of the extraction kinetics, the global extraction yield, antioxidant and antimicrobial activities and extract composition were evaluated. The results of the supercritical fluid extraction with pure CO2 and with the addition of a cosolvent to CO2 were compared to low pressure extraction techniques (Soxhlet and Ultrasonic extraction) using different solvents (hexane, ethanol, ethanol-water). The model that best fitted the experimental supercritical fluid extraction curve was Martínez et al. (2003) model. The supercritical fluid extraction (SFE) with CO2 presented higher yields at 60 °C/ 300 bar and when a cosolvent was added to the extraction at 200 bar/ 40 °C/ 2.5 % ethanol-water. For the low pressure techniques, the best yield obtained by Soxhlet method with ethanol. The lowest EC50 value, determined by the DPPH radical method was submitted from Soxhlet extraction with ethanol-water. This same extract submitted the highest antioxidante activity using ABTS method and total phenolic content, evaluated by the Folin-Ciocalteau technique. For the ß-carotene/linoleic acid bleaching method the highest antioxidant activity was presented by the extract obtained from Soxhlet extratction with ethanol. The extracts from Soxhlet with ethanol and ethanol-water, ultrasound with ethanol-water and SFE 40 °C/ 100 bar were strong inhibitors against B. cereus and the extracts from Soxhlet with ethanol and ethanol-water, ultrasound with hexane, ethanol and ethanol-water, SFE 50 °C/ 100 bar and SFE 60 ° C/ 300 bar were strong inhibitors against E. coli. The main substances identified by CG analysis were cinnamic and caprylic acid. Despite the SFE extracts presented close yields when compared to soxhlet and Ultrasonic, this technique is very interesting in obtaining the compounds of high aggregated value due to the selectivity of the process. Therefore, the extracts obtained of the Jelly Palm seed are potential sources of antioxidants and natural antimicrobial agents for the food industry.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341409.pdf: 2361571 bytes, checksum: 686d0ff49b987ede10cda802001f4708 (MD5) Previous issue date: 2016 / A Plantago major e a Plantago lanceolata têm sido utilizadas como ervas medicinais em distintas partes do mundo durante séculos. As propriedades terapêuticas apresentadas por essas plantas vêm sendo relacionadas a diversas classes de compostos bioativos, os quais podem ser obtidos por diferentes métodos de extração. O objetivo deste trabalho foi obter extratos bioativos de P. major e P. lanceolata através da aplicação de técnicas convencionais e técnicas avançadas de extração. Na primeira parte do trabalho, a extração supercrítica (ESC) com dióxido de carbono com e sem cossolvente foi comparada a métodos a baixa pressão, como Soxhlet e ultrassom com diferentes solventes, em termos de rendimento de extração e atividade antioxidante e antimicrobiana. Para a P. major, as condições avaliadas na ESC variaram de 40 a 60 °C e pressões entre 10 e 30 MPa e para a P. lanceolata as condições foram 50 e 60 °C e 20 e 30 MPa. O uso de etanol e metanol como cossolvente em diferentes frações (0; 2,5; 5 e 10%) também foi avaliado. Os maiores rendimentos de extração foram obtidos por ultrassom utilizando solventes mais polares, sendo de 20,5% para a P. major e 23,1% para a P. lanceolata. O teor de compostos fenólicos totais dos extratos obtidos foi determinado pelo método de Folin-Ciocalteau. A capacidade antioxidante dos extratos foi avaliada pelo método do radical DPPH e método de descoloração do sistema ß-caroteno/ácido linoleico. De maneira geral, o teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante foram maiores em extratos obtidos solvente polares. A capacidade antimicrobiana dos extratos foi avaliada pela determinação da concentração mínima inibitória frente a Bacillus cereus e Escherichia coli. Os extratos obtidos por ESC de P. major (10 MPa/40 ºC) e P. lanceolata (20 MPa/60 ºC) apresentaram concentrações mínimas inibitórias para B. cereus de 15,62 e 31,25 µg/mL, respectivamente. A análise dos extratos por cromatografia gasosa revelou a presença dos ácidos a-linolênico e palmítico e do a-sitosterol. Na segunda etapa do trabalho, água foi empregada como solvente nos processos de extração com líquidos pressurizados (PLE) e por extração assistida com micro-ondas (MAE). As extrações em PLE foram realizadas de forma individual e sequencial nas temperaturas entre 25 e 200 °C e as extrações em MAE em temperaturas entre 50 e 200 °C. A capacidade antioxidante foi avaliada pelos métodos DPPH e ABTS. O rendimento, a quantidade de compostos fenólicos e a atividade antioxidante dos extratos de P. major e P. lanceolata foram máximos quando empregada água a 200 °C em ambas as técnicas avaliadas, sendo superiores aos resultados obtidos por ESC. A análise cromatográfica dos extratos revelou a presença do verbascosídeo e da plantamajoside, compostos que podem estar relacionados ao alto atividade antioxidante desses extratos.<br> / Abstract : The Plantago major and Plantago lanceolata have been used as medicinal herbs in different parts of the world for centuries. The therapeutic properties of Plantago species have been related to various classes of bioactive compounds, which can be obtained by different extraction methods. The objective of this study was to obtain bioactive extracts from the P. major and P. lanceolata using conventional and advanced extraction techniques. In the first part of this work, the supercritical extraction (ESC) with carbon dioxide with and without co-solvent has been compared to the low-pressure methods such as Soxhlet and ultrasound with different organic solvents in terms of extraction yield and antioxidant and antimicrobial activity. For P. major, the conditions evaluated in the ESC were temperatures from 40 to 60 °C and pressures from 10 to 30 MPa; for P. lanceolata, the conditions were 50 and 60 °C and 20 and 30 MPa. The use of ethanol and methanol as co-solvent in different fractions (0; 2.5; 5 and 10%) was also evaluated. The highest yield were obtained using ultrasound and polar solvents, with 20.5% for P. major and 23.1% for P. lanceolata. Total phenol content was evaluated by the Folin-Ciocalteu. The potential antioxidant was evaluated by DPPH method and ß-carotene/linoleic acid system. In general, the content of phenolic compounds and antioxidant activity was higher in extracts obtained with polar solvent. Antimicrobial activity was evaluated by minimum inhibitory concentration against Bacillus cereus and Escherichia coli. The extracts obtained by ESC of P. major (ESC 20 MPa/ 40° C) and P. lanceolata (ESC 20 MPa/60 °C) showed values of minimal inhibitory concentration for B. cereus of 15.62 and 31.25 mg/mL, respectively. Gas chromatography analysis of the extracts revealed the presence of a-linolenic and palmitic acids and a-sitosterol. In the second part of this work, water was used as a solvent in the extraction process with pressurized liquids (PLE) and microwave-assisted extraction (MAE). The PLE extractions were performed individually and sequentially at temperatures between 25 and 200 °C and the MAE extractions at temperatures between 50 and 200 °C. The antioxidant capacity was evaluated by DPPH and ABTS methods. The yield, the amount of phenolic compounds and the antioxidant activity of the extracts of P. major and P. lanceolata obtained by PLE and MAE were higher employed water at 200 °C, being higher than the results obtained by ESC.Chromatographic analysis of the extracts revealed the presence of verbascoside and plantamajoside, compounds that may be related to antioxidant activity of the extracts.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339937.pdf: 3490347 bytes, checksum: b895881e6c70006a64dc0863446cd54b (MD5) Previous issue date: 2016 / A mangabeira é encontrada principalmente no Nordeste do Brasil e tem exploração frutífera e para produção de látex. Seu fruto, a mangaba, tem elevado teor de vitamina C, carotenoides, compostos fenólicos e substâncias capazes de sequestrar radicais livres. O objetivo foi obter extratos de mangaba com atividade antioxidante e compostos fenólicos a partir de diferentes técnicas a baixa e altas pressões. As frutas provenientes de Sergipe foram desidratadas e trituradas. Os métodos de extração a baixa pressão (MBP) consistiram em Soxhlet (SOX), maceração (MAC) e extração assistida por ultrassom (ULT) com três solventes orgânicos ? água, etanol (EtOH) e hexano (Hex) ? e extrações a frio (ÓleoF) e a quente (ÓleoQ) com óleos vegetais de soja e de oliva respectivamente. A extração supercrítica (ESC) foi avaliada a 300 bar em três temperaturas (40, 50 e 60 ºC) com CO2 puro e na condição de maior rendimento, foi avaliado o melhor solvente orgânico dos MBP como cossolvente em duas concentrações (5 e 10 % - mEtOH/mCO2). Foram avaliados: rendimento mássico (X0), conteúdo de compostos fenólicos totais (CFT), atividade antioxidante por três técnicas (captura de radicais livres ? DPPH e ABTS ? e proteção ao sistema ß-caroteno/ácido linoleico), perfil químico volátil e peroxidação lipídica (termoxidação em estufa). Os MBP, em especial a MAC-EtOH, mostraram-se melhores que a ESC em termos de X0, de extração de CFT e maior capacidade de sequestrar os radicais livres. O Hex foi o único solvente que proporcionou a extração de a-amirina, composto presente no látex. A ESC possibilitou a extração de compostos com excelente AA pelo método do ß-caroteno, proporcionando proteção igual ao antioxidante sintético BHT e o CO2 foi capaz de solubilizar ácido oleico, trans-oleico e palmítico presentes na matéria-prima. O EtOH como cossolvente proporcionou aumento do X0 e melhoria da extração de CFT e antioxidantes (DPPH, ABTS) dos extratos de ESC à medida que a sua concentração era aumentada de 0 para 10 %. O método de ÓleoF enriqueceu o óleo de soja com compostos antioxidantes da mangaba. Os extratos MAC-EtOH e ESC com 10 % EtOH apresentaram índice de peróxidos 26 % menor do que o controle na termoxidação em estufa. O resíduo da ESC mostrou-se fonte de compostos polares com excelente atividade antioxidante.<br> / Abstract : Mangabeira is found mostly in northeastern Brazil and has fruit and latex production exploration. Its fruit, mangaba, has high content of vitamin C, carotenoids, phenolic compounds and substances able to scavenge free radicals. The aim was to obtain mangaba extracts with antioxidant activity and phenolic compounds from different techniques at low and high pressures. Fruits from Sergipe were dried and crushed. The low pressure extraction methods (LPM) consisted of Soxhlet (SOX), maceration (MAC) and extraction assisted by ultrasound (ULT) with three organic solvents - water, ethanol (EtOH) and hexane (Hex) - and cold extractions (OilC) and hot (OilH) with soybean and olive vegetable oils respectively. Supercritical fluid extraction (SFE) was evaluated at 300 bar at three temperatures (40, 50 and 60 °C) with pure CO2 and in the condition of higher yield was evaluated the best organic solvent of LPM as cossolvent at two concentrations (5 and 10 % - mEtOH/mCO2). Were evaluated: yield (X0), total phenolic compounds (TFC), antioxidant activity at three techniques (capture of free radicals - DPPH and ABTS - and protecting the system ß-carotene/linoleic acid), volatile chemical profile and peroxidation lipid (thermal oxidation in oven). The LPM, especially MAC-EtOH, proved to be better than the ESC in terms of X0, TFC and greater ability to sequester DPPH and ABTS radicals. Hex was the only solvent that have extracted a-amyrin, compound present in the latex. The SFE enabled the extraction of compounds with excellent AA by the method of ß-carotene providing equal protection to the synthetic antioxidant BHT and CO2 was able to solubilize oleic acid, trans-oleic and palmitic acids present in the raw material. The EtOH as cossolvent provided increased in X0 and improved TFC and AA (DPPH, ABTS) of SFE extracts as its concentration was enhanced from 0 to 10%. The method OilC enriched soybean oil with antioxidant compounds of the mangaba. The MAC-EtOH and ESC with 10% of EtOH exhibited peroxide value 26 % lower than the control in the incubator storage test. The residue from the SFE proved to be a source of polar compounds with excellent antioxidant activity.

Orientadores: Osvaldir Pereira Taranto, Theo Guenter Kieckbusch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paes_MarianaSchincariol_M.pdf: 5069814 bytes, checksum: a63adbbd40bd6a5a6b57af8796d19087 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Óleo essencial é uma mistura de componentes voláteis produzido por vegetais e tem as funções de proteção contra predadores e de atrair agentes polinizadores. É utilizado pelas indústrias de alimentos, de cosméticos e também pela farmacêutica. O rendimento e a composição do óleo essencial variam de acordo com inúmeros fatores, dentre eles as condições de acondicionamento da matéria-prima e de extração empregados. O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência do tratamento precedente à extração de óleo essencial de rizomas e de tubérculos moídos de Cyperus articulatus L., conhecido como priprioca, no rendimento e na composição do produto. Para isso foram empregados a secagem natural e os secadores do tipo leito fluidizado pulsado e estufa, operados em três diferentes níveis de temperatura (40, 50 e 60°C). O óleo essencial foi extraído com CO2 supercrítico de matéria-prima com três diferentes faixas de diâmetro (0,15-0,30; 0,42-0,575 e 0,70-0,85mm). Foi observado que não há diferenças estatísticas entre os rendimentos de óleos essenciais obtidos através do emprego de diferentes secadores operados sob a mesma condição de temperatura. Os resultados de rendimentos foram favorecidos quando usadas partículas com menores faixas de diâmetro em todas as condições de secagem empregadas. O uso de maiores temperaturas de secagem reduziu significativamente o rendimento somente quando utilizado o secador leito fluidizado pulsado. As análises cromatográficas dos óleos essenciais e também o uso de detector de massas permitiram identificar como principais componentes os sesquiterpenos mustakona e corimbolona. A presença dos monoterpenos foi favorecida quando utilizadas temperaturas amenas de secagem e, em algumas situações, o uso de partículas com maiores diâmetros também favoreceu a obtenção dos monoterpenos / Abstract: Essential oil is a mixture of volatile components produced by plants whose functions are protecting against predators and attracting pollinator agents. Essential oils are used by the food, cosmestic and farmaceutical industries. The yield and composition varies according to many factors, such as the raw-material storage conditions and the extraction process adopted. This work aimed to study the influence of the treatment of ground tubercles and rhizomes of Cyperus articulatus L., known as "priprioca", on the essential oil yield and composition. Therefore, the raw material was submitted to three different drying methods prior to the extraction process: a natural drying, a pulsed fluidized bed dryer and oven. The dryers were used in three different temperature levels (40, 50 and 60°C). The essential oil was extracted with supercritical CO2 from priprioca particulate in three different diameter ranges. The results demonstrated no difference between the essential oil yield obtained by different dryers at the same temperature condition. Whereas, the yield was improved by the usage of smaller particles in all drying conditions. Higher temperatures in the pulsed fluidized bed reduced significantly the essential oil yield. The sesquiterpenes mustakone and corymbolone were observed by gas chromatography analysis with mass detector as the two major components. The monoterpenes presence was improved when mild drying conditions were used and, in some cases, the usage of larger particulates also improved monoterpenes attainment / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre 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 2018-08-26T21:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jesus_SusanaPereirade_D.pdf: 19153904 bytes, checksum: e8d3e5239f2dbe5f9d61e1e553bad266 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A extração supercrítica consiste em uma operação unitária de separação na qual o solvente é um fluido no estado supercrítico, sendo que o dióxido de carbono (CO2) é o mais utilizado. Destaca-se por ser reconhecida como uma tecnologia limpa, alternativa aos métodos convencionais que em geral utilizam solventes orgânicos prejudiciais à saúde e ao meio-ambiente. O processo de extração supercrítica tem sido extensivamente estudado pela comunidade científica há mais de três décadas, o que resultou na construção de um sólido conhecimento sobre os principais fundamentos envolvidos neste processo, além da formação de uma ampla base de dados para descrever o comportamento de diferentes sistemas (CO2 + matriz sólida). É uma técnica de extração a alta pressão que começou a ser utilizada em escala comercial na década de 1980 e, desde então, o número de plantas em operação é crescente em algumas regiões como Europa, Ásia e Estados Unidos. Apesar disso, continua a ser considerada uma tecnologia emergente e inovadora, visto que os métodos convencionais ainda são predominantes em diversas aplicações industriais e, em muitos países (como é o caso do Brasil), a técnica ainda não é utilizada em escala comercial. A viabilidade técnica do processo de extração supercrítica já está consolidada e a tecnologia encontra-se disponível comercialmente. Além disso, pesquisadores da área afirmam que a técnica pode ser economicamente competitiva, dependendo da área de aplicação e do produto de interesse. Entretanto, a questão econômica ainda é considerada como o principal empecilho à disseminação desta técnica, pois os custos de investimento associados a uma planta de alta pressão são altos quando comparados à instalação de plantas que operam em baixas pressões. Diante deste cenário, considera-se importante a investigação de métodos de cálculo (modelagem e simulação) que possam ser aplicados no sentido de estimar parâmetros para design de processo e aumento de escala, os quais são requeridos em estudos de viabilidade econômica. No presente trabalho, dados disponíveis na literatura foram utilizados para estudar a modelagem matemática da transferência de massa no processo de extração supercrítica. Para tanto, dados cinéticos de matérias-primas diversas foram ajustados por meio da aplicação de diferentes modelos, tendo como foco avaliar a versatilidade e aplicabilidade dos mesmos em termos de design de processo. Os resultados demonstraram que o modelo spline e o modelo de Sovová foram eficientes na descrição quantitativa da curva de extração, além de apresentarem versatilidade para ajustar curvas com formatos diferenciados. O modelo spline apresentou os melhores ajustes e também menores erros na descrição da etapa CER (Constant Extraction Rate), a qual é a mais importante em termos de design de processo / Abstract: Supercritical fluid extraction (SFE) is a solid-fluid separation technique in which the solvent is a fluid in the supercritical state, and the supercritical carbon dioxide (CO2) is the most used one. It is recognized as a green technology and a versatile alternative to conventional extraction methods, which generally use organic solvents that are harmful to human health and environment. The SFE process has been extensively studied by scientific community for more than three decades. As a consequence, a solid knowledge about the fundamental concepts has been developed, and there is a huge amount of data to describe the behavior of different systems (CO2 + solid matrix). It is a high-pressure extraction method that has been carried out on a commercial scale since the 1980s. From that point on, a growing number of industrial plants have been operating in Europe, Asia, and USA. However, SFE can still be considered an emerging technology since the conventional methods remain the most used in various applications. Besides, this technique has yet not been applied on a commercial scale in several countries, such as Brazil. The technical feasibility of SFE process is consolidated and the industrial-scale technology is commercially available. Researchers in this field claim that costs of SFE may be commercially competitive, depending on application area and target products. Nonetheless, the economic aspects are still considered an obstacle in SFE technology dissemination. This happens especially because a high pressure process requires higher investment costs than a conventional low pressure plant. In this scenario, it is important to investigate calculation methods (modeling and simulation) that may be applied to estimate parameters for process design and scale-up, which are key points in studies of economic viability. In this work, the mathematical modeling of SFE mass transfer was investigated by using experimental data from literature. Then, different models were applied to fit the kinetic data of SFE from various raw materials. The main purpose was to evaluate the models by considering their versatility and applicability in terms of process design. The results showed that spline and Sovová¿s models have been very effective in describing the quantitative behavior of the extraction curves. Moreover, these models presented versatility in fitting different curve shapes. The spline model provided the best fits as well as the lowest residual errors in the CER (Constant Extraction Rate) period, which is the most important region for process design purposes / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:20:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233234.pdf: 2130080 bytes, checksum: a19f7ffb06d219743671df94a9b985f7 (MD5) / Nos últimos anos tem aumentado muito o uso de plantas medicinais na forma de chás, fitoterápicos e fitofármacos. A validação científica do efeito das plantas usadas na medicina popular, o controle de qualidade do material vegetal e dos fitoterápicos e a determinação de métodos ótimos de extração foram os pontos centrados como objetivo deste trabalho. As plantas estudadas foram: Wedelia paludosa, Adiantum cuneatum, Calendula officinallis e Equisetum arvense.