Newsvendor problems in Operations Research predict the optimal inventory levels necessary to meet uncertain demands. This thesis examines an extended version of a single period multi-product newsvendor problem known as the ice cream vendor problem. In the ice cream vendor problem, there are two products – ice cream and hot chocolate – which may be substituted for one another if the outside temperature is no too hot or not too cold. In particular, the ice cream vendor problem is a data-driven extension of the conventional newsvendor problem which does not require the assumption of a specific demand distribution, thus allowing the demand for ice cream and hot chocolate respectively to be temperature dependent. Using Discrete Event Simulation, we first simulate a real-world scenario of an ice cream vendor problem via a demand whose expected value is a function of temperature. A sample average approximation technique is subsequently used to transform the stochastic newsvendor program into a feature-driven linear program based on the exogenous factors of probability of rainfall and temperature. The resulting problem is a multi-product newsvendor linear program with L1-regularization. The solution to this problem yields the expected cost to the ice cream vendor as well as the optimal order quantities for ice cream and hot chocolate, respectively.

Master of Science / Department of Mechanical and Nuclear Engineering / Xiao J. Xin / Energy consumption due to dairy production constitutes 10% of all energy usage in the U.S. Food Industry. Improving energy efficiency in food refrigeration and freezing plays an important role in meeting the energy challenges of today. Freezing and hardening are important but energy-intensive steps in ice cream manufacturing. This thesis presents a series of models to address these issues. The first step taken to model energy consumption was to create a temperature-dependent ice cream material using empirical properties available in the literature. The homogeneous ice cream material is validated using finite element analysis (FEA) and previously published experimental findings. The validated model is then used to study the efficiency of various package configurations in the ice cream hardening process. The next step taken is to consider product quality by modeling the ice crystal size distribution (CSD) throughout the hardening process. This is achieved through the use of population balance equations (PBE). Crystal size and corresponding hardened ice cream coarseness can be predicted through the PBE model presented in this thesis. The crystallization results are validated through previous experimental study. After the hardening studies are presented, the topic of continuous freezing is discussed. The actual ice cream continuous freezing process is inherently complex, and therefore simplifying assumptions are utilized in this work. Simulation is achieved through combined computational fluid dynamics (CFD) and PBE modeling of a sucrose solution. By assuming constant fluid viscosity, a two-dimensional cross section is able to be employed by the model. The results from this thesis provide a practical advancement of previous ice cream simulations and lay the groundwork for future studies.

I set out to make a lighthearted comedy punctuated with some scary moments. I wanted this story to come from a seven-year-old girl's point of view and match fantastic visuals with equally fantastic sounds. I will discuss the entire creative process in this book such as preproduction, writing, direction, cinematography, editing, and the sound design process, as well as many of my own personal experiences on this set and in my life. I have included the influence of unbiased audience members to determine whether or not I was successful in making a competent movie. This entire process, including all of the work done, rests entirely on my audience. I have done my best to include both people who are affluent in film production, as well as those who are not.

Os alimentos funcionais suplementados com microrganismos probióticos e ingredientes prebióticos se destacam por seus impactos positivos sobre a saúde do consumidor, representando uma categoria em ascensão: os produtos alimentícios simbióticos. O presente trabalho objetivou desenvolver um produto alimentício, para consumo em porções individuais, a partir da associação de uma barra de cereais a um gelado comestível com baixo teor de gordura e adicionado dos microrganismos probióticos LactobaciIlus acidophilus La-5 e Bifidobacterium animalis Bb-12, suplementado ou não com o ingrediente prebiótico inulina, verificar a viabilidade dos probióticos, avaliar a aceitabilidade sensorial do produto e suas características físico-químicas durante o seu armazenamento a -18°C. Utilizando um planejamento fatorial 22, foram produzidos (em triplicata) quatro tratamentos da porção gelado comestível, todos adicionados de probióticos: T1 (controle), T2 (adição de inulina), T3 (teor reduzido de gorduras) e T4 (adição de inulina e teor reduzido de gorduras). Os produtos foram armazenados a -18°C por até 168 dias. Os parâmetros avaliados na porção gelado comestível foram: pH (antes e após a maturação da calda e após 168 dias de armazenamento), Overrun (após o congelamento), viabilidade dos probióticos (na mistura final e após 1, 2, 7, 14, 21, 28, 84 e 168 dias), dureza instrumental (texturômetro TA-XT2) e fração de derretimento (após 14 dias). Os quatro tratamentos do produto final (barra de cereal em conjunto com a porção gelado comestível) foram avaliados sensorialmente por provadores não treinados, após 7, 28 e 84 dias de armazenamento, utilizando-se teste de aceitabilidade, com escala estruturada de nove pontos. As análises para determinação da composição centesimal da porção gelado comestível e da barra de cereais foram realizadas, para cada porção individualmente. As populações de L. acidophilus e B. animalis foram superiores a 7 log UFC/g, por até 168 dias nas formulações suplementadas com inulina e/ou substituto de gordura e é adição de inulina contribuiu para a manutenção da viabilidade de B. animalis ao longe do armazenamento. A adição e/ou substituição de ingredientes da formulação de gelado comestível não interferiu nos parâmetros físico-químicos pH e overrun. Para a dureza e a velocidade de derretimento, foi verificada diferença significativa (p<0,05). Entretanto, tais diferenças não se refletiram na aceitação do produto pelo consumidor uma vez que não foi verificada diferença para a aceitabilidade sensorial entre o: quatro tratamentos avaliados, com notas sempre superiores a 7 e sem a interferência: do período de armazenamento sobre essa aceitabilidade. O presente trabalho mostrou que a associação de uma barra de cereais a um gelado comestível probiótico não fermentado, com 1,5% de gordura láctea e adicionado de 8% de inulina, tecnologicamente viável para disponibilizar ao consumidor uma alternativa de alimento funcional simbiótico para consumo em porções individuais. / Functional foods supplemented with probiotic microorganisms and prebiotic ingredients are increasingly popular as they improve consumer health, and these foods nowadays form a new group of food products called synbiotic products. The present study aimed to develop a food product for consumption in individual portions, associating a cereal bar and a low fat ice cream bar containing the probiotic microorganisms Lactobacillus acidophilus La-5 and Bifidobacterium animalis Bb-12, supplemented or not with the prebiotic ingredient inulin, to verify the viability of the probiotics and to evaluate the sensory acceptability of the products and their physical-chemical characteristics during storage at -18°C. Employing a 22 design, four trials of the ice cream portion were produced in triplicate, all of them supplemented with probiotics: T1 (control), T2 (with inulin), T3 (with reduced fat content) and T4 (with inulin and reduced fat). The products were stored at -18°C for up to 168 days. The parameters evaluated in the ice cream portion included: pH (before and after the aging of the mix, and after 168 days of storage); overrun (after the freezing stage); viability of the probiotics (in the final mixture and after 1,2, 7, 14, 21, 28, 84, and 168 days); instrumental hardness (TA-XT2 texturometer); and melting rate (after 14 days). The four trials of the final product (cereal bar associated with ice cream bar) were submitted to sensory evaluation by an untrained panel, employing the acceptability test, with a 9-point structured hedonic scale, after 7, 28, and 84 days of storage. The compositional analyses of the ice cream and cereal bars were carried out individually for each portion. The populations of L. acidophilus e B. animalis were above 7 log CFU/g, for up to 168 days for the formulations supplemented with inulin and/or fat substitute, and the addition of inulin contributed to the maintenance of the viability of B. animalis throughout storage. The addition and/or substitution of ingredients in the ice cream formulations did not significantly affect pH and overrun. As for hardness and melting rate, significant differences were observed (p<0.05). However, such differences did not influence the product acceptance by the consumer, as no differences for sensory acceptability between the four trials evaluated was observed, and scores were always above 7, without any interference of the storage period on this acceptability. The study showed that the association of a cereal bar and a low fat non-fermented probiotic ice cream, containing 1.5% milk fat and supplemented with 8.0% inulin, is technologically feasible to provide consumers with a synbiotic functional food product, as an option for consumption of individual portions.

O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da adição de inulina (I) e a substituição parcial da gordura do leite (G) pelo concentrado de proteína de soro de leite (WPC) sobre a sobrevivência dos probióticos Lactobacillus acidophilus NCFM e Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 em sorvete de graviola com teor reduzido de gordura, ao longo do período de armazenamento e frente às condições encontradas no trato gastrointestinal (TGI) simuladas in vitro. Adicionalmente, avaliou-se a influência desses ingredientes (6% I; 1,5% WPC; 3% e 1,5% G) sobre as características tecnológicas e a aceitabilidade do sorvete funcional. Empregou-se um planejamento fatorial 22, para 4 formulações produzidas, em triplicata, totalizando 12 ensaios: F1- controle (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) e F4 (+ I, + WPC). Todas as formulações foram armazenadas a -18±3ºC e avaliadas após 2, 28, 56, 84 e 112 dias de armazenamento. A determinação das características tecnológicas foi realizada com as análises de dureza instrumental (em analisador de textura TA-XT2), fração de derretimento, overrun (durante a elaboração do produto) e perfil lipídico. Para o teste de aceitabilidade do produto, utilizou-se uma escala hedônica estruturada de 9 pontos. Elevada viabilidade probiótica foi observada para todas as formulações, com médias de populações acima de 8,0 log UFC/g, não diferindo significativamente durante o armazenamento de 112 dias (p>0,05). B. animalis subsp. lactis HN019 apresentou uma maior resistência em relação a L. acidophilus NCFM quando submetido aos sucos gastrointestinais artificiais, uma vez que a população de NCFM e de HN019 diminuíram, respectivamente, cerca de 5,2 log UFC/g e de 1,2 log UFC/g, durante o armazenamento. O efeito protetor do WPC e/ou I sobre a resistência de L. acidophilus aos sucos gastrointestinais artificiais foi observada no 56º dia e, para B. animalis subsp. lactis no 2º dia de armazenamento (p<0,05). Os sorvetes com WPC apresentaram menores valores de dureza, aos 7º e 112º dias de estocagem (p<0,05). A adição de inulina influenciou no aumento da dureza para F2 após 56 dias e para F4 durante todo período de armazenamento (p<0,05). Os resultados mostraram, também, que a presença do WPC e/ou inulina reduziu a velocidade de derretimento dos sorvetes durante todo o armazenamento (p<0,05). Elevados escores médios (entre 6,8 e 8,0) foram obtidos no teste de aceitabilidade sensorial dos sorvetes probióticos, indicando excelente aceitação pelos consumidores e não diferiram significativamente durante o armazenamento de até 84 dias. Já para F4, a adição do WPC + I aumentou a aceitação do produto após 56 dias (p<0,05). Os resultados obtidos sugerem que a utilização do WPC como substituto parcial da gordura láctea separadamente ou combinada com a inulina pode ser vantajosa no desenvolvimento de sorvete probiótico com baixo teor de gordura, uma vez que a presença desses ingredientes desempenhou um papel importante na proteção dos probióticos contra o efeito dos fluidos gastrointestinais nos testes in vitro. Além deste efeito protetor, a utilização da inulina e WPC também melhorou as características tecnológicas e sensoriais do sorvete funcional reduzido de gordura. / This study aimed to assess the effect of the addition of inulin (I) and the partial substitution of the milk fat (MF) by whey protein concentrate (WPC) on Lactobacillus acidophilus NCFM and Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 viability incorporated in low fat graviola (Annona muricata L.) ice-cream and on probiotic survival under in vitro simulated gastrointestinal conditions throughout 112 days of storage. Moreover, the influence of these ingredients (6% I; 1,5% WPC; 3% and 1,5% MF) on the functional ice-cream technological and sensorial features was also evaluated. Employing a 22 factorial design, four formulations were produced, in triplicates: F1- control (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) and F4 (+ I, + WPC). The product were stored at -18±3ºC and analyzed after 2, 28, 56, 84, and 112 days of storage. Ice-creams from each trial were used for determination of L. acidophilus and B. animalis subsp. lactis viability in the products and survival in ice-creams submitted to gastrointestinal simulated conditions during storage at -18±3ºC for up to 112 days. For the determination of technological features, instrumental hardness (in TA-XT2 Texture Analyser), melting rate, overrun (during production), and lipid profile were determined. For sensory acceptability evaluation, a 9 point hedonic scale was used. High probiotic viability was observed for all formulations, with mean populations above 8.0 cfu/g and which did not differ significantly throughout 112 days of storage (p>0.05). B. animalis subsp. lactis HN019 resistance to the artificial gastrointestinal juices was higher than for L. acidophilus NCFM, since the NCFM and the HN019 populations decreased approximately 5.2 log cfu/g and 1.2 log cfu/g, respectively, throughout storage. The protective effect of WPC and/or WPC + I on the L. acidophilus resistance to artificial gastrointestinal juices was observed on the 56th day and for B. animalis subsp. lactis on the 2nd day of storage (p<0.05). The ice-creams with WPC presented lower hardness in the 7th and 112nd days of frozen storage (p<0.05). The addition of inulin led to an incresed hardnes for F2 after 56 days and for F4 during the whole storage (p<0.05). The results also showed that the presence of the WPC and/or inulin reduced the ice-creams melting rates during the whole storage (p<0.05). The high mean scores obtained (between 6.8 and 8.0) in the acceptability test indicated that the functional ice-creams evaluated were very well accepted, and did not differ significantly throughout storage of up to 84 days. Except for F4, the addition of the WPC + I improved the acceptability after 56th days of frozen storage (p<0.05). The results suggest that the use of WPC for the partial substitution of the milk fat separately or combined with inulin may be advantageous in the development of low-fat synbiotic ice-cream, since the presence of these ingredients played an important role in the probiotic protection against gastrointestinal juices in the in vitro simulated assays. Besides these protective effects, inulin and WPC also improved the technological and sensory features of the low-fat functional ice-cream.

A gordura é responsável por diversas características do sorvete e a formação de sua estrutura depende dos processos de produção. A substituição da base gordurosa deve ser feita com conhecimento das transformações que esta sofre durante o processamento. A adição de ingredientes funcionais pode agregar benefícios ao alimento. O fruto tropical longan é muito conhecido por países asiáticos, sendo sua polpa doce e suculenta possuindo muitos minerais, vitaminas e substâncias benéficas à saúde. Este projeto sugere o desenvolvimento de formulações de sorvete alterando a base gordurosa e adicionando o fruto do longan como ingrediente funcional. A reologia oscilatória foi escolhida como principal instrumento para estudar as mudanças que ocorrem na estrutura das misturas dos sorvetes devido à variação do tipo de gordura utilizado, e avaliar a gordura low trans, de palma e gordura de cupuaçu como substitutos da gordura hidrogenada. A formulação com gordura de palma apresentou as maiores diferenças entre as gorduras utilizadas ao processo de maturação e a estrutura mais fraca segundo as análises reológicas. Também obteve uma textura mais firme e menor overrun que a gordura hidrogenada e de cupuaçu, provavelmente pelo seu perfil de cristalização e por sofrer menor desestabilização dos glóbulos de gordura por parte do emulsificante. A formulação com gordura de cupuaçu apresentou uma resposta semelhante ao processo de maturação da formulação com gordura hidrogenada, assim como a textura e o overrun sugerindo que elas tenham formado as melhores redes de gordura. Também obteve a maior resistência ao derretimento, oposto à formulação com gordura de palma. Sensorialmente as formulações com gordura de cupuaçu e hidrogenada não apresentaram diferenças significativas. O fruto longan apresentou uma alta concentração de açúcares, permitindo o desenvolvimento de uma formulação com redução de 25% na adição de sacarose e boa aceitação pela análise sensorial. / Fat is responsible for several characteristics of ice cream and the formation and its structure depends on the production process. Replacing the fat base should be made with knowledge of the transformations that it undergoes during processing. The addition of functional ingredients may add benefits to the food. The tropical fruit longan is well known in Asian countries, with their sweet and juicy pulp containing many minerals, vitamins and substances beneficial to health. This project suggests the development of ice cream formulations varying the fat base and the addition of longan fruit as a functional ingredient. The oscillatory rheology was chosen as the main tool to study the changes occurring in the structure of ice cream mixtures due to variation of the type of fat used, and evaluate low trans fat, palm fat and cupuassu fat as substitutes for the hydrogenated fat. The formulation with palm fat showed the greatest differences among the fats used in the process of ageing and weaker structure according to the rheology analysis. It also showed a firmer texture and a lower overrun than the hydrogenated and cupuassu fat, probably for its crystallization profile and for suffering less destabilization of fat globules by the emulsifier. The formulation with cupuassu fat showed a similar response to the ageing process with the formulation of hydrogenated fat, as well as the texture and overrun suggesting that they had formed the best fat network. It also had the highest melting resistance, opposite to the formulation with palm fat. Sensorially, formulations with cupuassu fat and hydrogenated fat showed no significant differences. The longan fruit showed a high concentration of sugars, allowing the development of a formulation with a 25% reduction in the addition of sucrose, and good acceptance by sensory analysis.

A gordura é responsável por diversas características do sorvete e a formação de sua estrutura depende dos processos de produção. A substituição da base gordurosa deve ser feita com conhecimento das transformações que esta sofre durante o processamento. A adição de ingredientes funcionais pode agregar benefícios ao alimento. O fruto tropical longan é muito conhecido por países asiáticos, sendo sua polpa doce e suculenta possuindo muitos minerais, vitaminas e substâncias benéficas à saúde. Este projeto sugere o desenvolvimento de formulações de sorvete alterando a base gordurosa e adicionando o fruto do longan como ingrediente funcional. A reologia oscilatória foi escolhida como principal instrumento para estudar as mudanças que ocorrem na estrutura das misturas dos sorvetes devido à variação do tipo de gordura utilizado, e avaliar a gordura low trans, de palma e gordura de cupuaçu como substitutos da gordura hidrogenada. A formulação com gordura de palma apresentou as maiores diferenças entre as gorduras utilizadas ao processo de maturação e a estrutura mais fraca segundo as análises reológicas. Também obteve uma textura mais firme e menor overrun que a gordura hidrogenada e de cupuaçu, provavelmente pelo seu perfil de cristalização e por sofrer menor desestabilização dos glóbulos de gordura por parte do emulsificante. A formulação com gordura de cupuaçu apresentou uma resposta semelhante ao processo de maturação da formulação com gordura hidrogenada, assim como a textura e o overrun sugerindo que elas tenham formado as melhores redes de gordura. Também obteve a maior resistência ao derretimento, oposto à formulação com gordura de palma. Sensorialmente as formulações com gordura de cupuaçu e hidrogenada não apresentaram diferenças significativas. O fruto longan apresentou uma alta concentração de açúcares, permitindo o desenvolvimento de uma formulação com redução de 25% na adição de sacarose e boa aceitação pela análise sensorial. / Fat is responsible for several characteristics of ice cream and the formation and its structure depends on the production process. Replacing the fat base should be made with knowledge of the transformations that it undergoes during processing. The addition of functional ingredients may add benefits to the food. The tropical fruit longan is well known in Asian countries, with their sweet and juicy pulp containing many minerals, vitamins and substances beneficial to health. This project suggests the development of ice cream formulations varying the fat base and the addition of longan fruit as a functional ingredient. The oscillatory rheology was chosen as the main tool to study the changes occurring in the structure of ice cream mixtures due to variation of the type of fat used, and evaluate low trans fat, palm fat and cupuassu fat as substitutes for the hydrogenated fat. The formulation with palm fat showed the greatest differences among the fats used in the process of ageing and weaker structure according to the rheology analysis. It also showed a firmer texture and a lower overrun than the hydrogenated and cupuassu fat, probably for its crystallization profile and for suffering less destabilization of fat globules by the emulsifier. The formulation with cupuassu fat showed a similar response to the ageing process with the formulation of hydrogenated fat, as well as the texture and overrun suggesting that they had formed the best fat network. It also had the highest melting resistance, opposite to the formulation with palm fat. Sensorially, formulations with cupuassu fat and hydrogenated fat showed no significant differences. The longan fruit showed a high concentration of sugars, allowing the development of a formulation with a 25% reduction in the addition of sucrose, and good acceptance by sensory analysis.

Pela demanda elevada de sorvetes a base de leite no mercado, e ocasionais relatos de intoxicação alimentar por esse alimento, este trabalho objetivou avaliar a qualidade microbiológica de sorvetes, bem como a de sua principal matéria-prima, o leite. Foram analisadas 24 amostras de leite e 36 de sorvetes dos sabores de maior procura, creme e chocolate. Análises microbiológicas foram realizadas para a determinação do Número Mais Provável (NMP) de coliformes totais e fecais, a enumeração de Staphylococcus coagulase-positiva e a pesquisa de Salmonella spp, análises exigidas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) (Brasil, 2001). Realizou-se, também, a comparação entre os caldos Escherichia coli - EC (Difco 0314-01-0) e Caldo Verde Brilhante Lactose Bile 2% - CVBLB (Difco 0007-01-2) utilizados no teste confirmativo para a detecção de coliformes fecais, havendo diferença significativa (p<0,05) entre eles na enumeração do NMP de coliformes fecais. Com base nos resultados obtidos, pode-se afirmar que 58,3% das amostras de leite e 19,4% das amostras de sorvetes analisadas apresentaram valores para coliformes fecais acima dos tolerados pela referida legislação quando se utilizou o CVBLB e 70,8% das amostras de leite e 30,6% das amostras de sorvetes apresentaram NMP de coliformes fecais acima dos permitidos pela legislação quando se utilizou o caldo EC. Staphylococcus coagulase-positiva foi detectado em apenas uma amostra de leite (4,2%) e em duas amostras de sorvete (5,6%) e todas as amostras analisadas não apresentaram Salmonella em 25 mL ou 25g. / Due to the high demand of milk base ice cream in the market and occasional milk intoxication, this work aimed to evaluate the microbiological quality of vanilla and chocolate ice cream production, as well as its raw material, the milk. Comparisons of the media of Escherichia coli broth - EC (Difco 0314-01-0) and brilliant green bile lactose broth 2% - BGB (Difco 0007-01-2) were used in the confirmation test for fecal coliform counts. The sample microbiological analyses carried out were the counts of total and fecal coliforms, the examination for positive-coagulase Staphylococcus and Salmonella spp, all of them determined by the present brazilian legislation. Basing on the obtained results, the milk exceeded values in 58.3% and the ice cream in 19.4% of the samples analyzed for fecal coliforms using BGB and 70.8% and 30.6%, respectively using EC. Staphylococcus was detected in just one milk sample (4.2%) and two ice cream samples (5.6%) and for Salmonella, all of the samples presented absence of that microorganism. There was a significant difference (p<0.05) between the EC and BGB media comparisons.

O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da adição de inulina (I) e a substituição parcial da gordura do leite (G) pelo concentrado de proteína de soro de leite (WPC) sobre a sobrevivência dos probióticos Lactobacillus acidophilus NCFM e Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 em sorvete de graviola com teor reduzido de gordura, ao longo do período de armazenamento e frente às condições encontradas no trato gastrointestinal (TGI) simuladas in vitro. Adicionalmente, avaliou-se a influência desses ingredientes (6% I; 1,5% WPC; 3% e 1,5% G) sobre as características tecnológicas e a aceitabilidade do sorvete funcional. Empregou-se um planejamento fatorial 22, para 4 formulações produzidas, em triplicata, totalizando 12 ensaios: F1- controle (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) e F4 (+ I, + WPC). Todas as formulações foram armazenadas a -18±3ºC e avaliadas após 2, 28, 56, 84 e 112 dias de armazenamento. A determinação das características tecnológicas foi realizada com as análises de dureza instrumental (em analisador de textura TA-XT2), fração de derretimento, overrun (durante a elaboração do produto) e perfil lipídico. Para o teste de aceitabilidade do produto, utilizou-se uma escala hedônica estruturada de 9 pontos. Elevada viabilidade probiótica foi observada para todas as formulações, com médias de populações acima de 8,0 log UFC/g, não diferindo significativamente durante o armazenamento de 112 dias (p>0,05). B. animalis subsp. lactis HN019 apresentou uma maior resistência em relação a L. acidophilus NCFM quando submetido aos sucos gastrointestinais artificiais, uma vez que a população de NCFM e de HN019 diminuíram, respectivamente, cerca de 5,2 log UFC/g e de 1,2 log UFC/g, durante o armazenamento. O efeito protetor do WPC e/ou I sobre a resistência de L. acidophilus aos sucos gastrointestinais artificiais foi observada no 56º dia e, para B. animalis subsp. lactis no 2º dia de armazenamento (p<0,05). Os sorvetes com WPC apresentaram menores valores de dureza, aos 7º e 112º dias de estocagem (p<0,05). A adição de inulina influenciou no aumento da dureza para F2 após 56 dias e para F4 durante todo período de armazenamento (p<0,05). Os resultados mostraram, também, que a presença do WPC e/ou inulina reduziu a velocidade de derretimento dos sorvetes durante todo o armazenamento (p<0,05). Elevados escores médios (entre 6,8 e 8,0) foram obtidos no teste de aceitabilidade sensorial dos sorvetes probióticos, indicando excelente aceitação pelos consumidores e não diferiram significativamente durante o armazenamento de até 84 dias. Já para F4, a adição do WPC + I aumentou a aceitação do produto após 56 dias (p<0,05). Os resultados obtidos sugerem que a utilização do WPC como substituto parcial da gordura láctea separadamente ou combinada com a inulina pode ser vantajosa no desenvolvimento de sorvete probiótico com baixo teor de gordura, uma vez que a presença desses ingredientes desempenhou um papel importante na proteção dos probióticos contra o efeito dos fluidos gastrointestinais nos testes in vitro. Além deste efeito protetor, a utilização da inulina e WPC também melhorou as características tecnológicas e sensoriais do sorvete funcional reduzido de gordura. / This study aimed to assess the effect of the addition of inulin (I) and the partial substitution of the milk fat (MF) by whey protein concentrate (WPC) on Lactobacillus acidophilus NCFM and Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 viability incorporated in low fat graviola (Annona muricata L.) ice-cream and on probiotic survival under in vitro simulated gastrointestinal conditions throughout 112 days of storage. Moreover, the influence of these ingredients (6% I; 1,5% WPC; 3% and 1,5% MF) on the functional ice-cream technological and sensorial features was also evaluated. Employing a 22 factorial design, four formulations were produced, in triplicates: F1- control (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) and F4 (+ I, + WPC). The product were stored at -18±3ºC and analyzed after 2, 28, 56, 84, and 112 days of storage. Ice-creams from each trial were used for determination of L. acidophilus and B. animalis subsp. lactis viability in the products and survival in ice-creams submitted to gastrointestinal simulated conditions during storage at -18±3ºC for up to 112 days. For the determination of technological features, instrumental hardness (in TA-XT2 Texture Analyser), melting rate, overrun (during production), and lipid profile were determined. For sensory acceptability evaluation, a 9 point hedonic scale was used. High probiotic viability was observed for all formulations, with mean populations above 8.0 cfu/g and which did not differ significantly throughout 112 days of storage (p>0.05). B. animalis subsp. lactis HN019 resistance to the artificial gastrointestinal juices was higher than for L. acidophilus NCFM, since the NCFM and the HN019 populations decreased approximately 5.2 log cfu/g and 1.2 log cfu/g, respectively, throughout storage. The protective effect of WPC and/or WPC + I on the L. acidophilus resistance to artificial gastrointestinal juices was observed on the 56th day and for B. animalis subsp. lactis on the 2nd day of storage (p<0.05). The ice-creams with WPC presented lower hardness in the 7th and 112nd days of frozen storage (p<0.05). The addition of inulin led to an incresed hardnes for F2 after 56 days and for F4 during the whole storage (p<0.05). The results also showed that the presence of the WPC and/or inulin reduced the ice-creams melting rates during the whole storage (p<0.05). The high mean scores obtained (between 6.8 and 8.0) in the acceptability test indicated that the functional ice-creams evaluated were very well accepted, and did not differ significantly throughout storage of up to 84 days. Except for F4, the addition of the WPC + I improved the acceptability after 56th days of frozen storage (p<0.05). The results suggest that the use of WPC for the partial substitution of the milk fat separately or combined with inulin may be advantageous in the development of low-fat synbiotic ice-cream, since the presence of these ingredients played an important role in the probiotic protection against gastrointestinal juices in the in vitro simulated assays. Besides these protective effects, inulin and WPC also improved the technological and sensory features of the low-fat functional ice-cream.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PriscillaDLS_TESE_Partes autorizadas.pdf: 314555 bytes, checksum: 661601c05f1dc510316e74f62a201622 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work targetet the caprine ice cream production added with probiotic bacteria Bifidobacterium animalis subsp. lactis. It is divided into two parts. In the first one, four caprine ice cream formulations were evaluated, in which it was used hydrogenated fat (F1 and F3) or fat substitute (F2 and F4) in two different flavors (F1 and F2, passion fruit, F3 and F4, guava). Statistical differences (p<0.05) were detected for their physical-chemical properties, mainly for total solids and fat, but no differences were observed for melting test results. When it went to sensory acceptance, all four ice cream formulations reached high acceptance indexes, mostly formulation F4, which was selected for further studies. In the second part, F4 formulation was prepared with the addition of probiotic bacteria Bifidobacterium animalis subsp. lactis. The growth kinetics was studied and it was observed that the cellular concentration peak was reached after four fermentation hours (10.14 log UFC/g). This time was selected for pre-fermentation procedure and posterior addition at ice cream syrup. In this part of the study, two experimental groups were evaluated: group G1, in which the probiotic addition occurred before the maturation step and group G2, which included a pre-fermentation step and probiotic addition after ice cream maturation. The physical-chemical properties of these two ice cream groups were similar, except for pH, which was higher for group G2 (p<0.05). G1 samples had superior melting rate (3.566 mL/min) and both groups presented microbiological and sanitary results in accordance to current Brazilian legislation. Also, G1 and G2 were considered sensory accepted due to their acceptance indexes higher than 70%. G1 and G2 sensory profiles were similar (p>0.05), and both ice cream samples exhibited high creaminess (6.76 to 6.91) and mouth melting sensation (6.53 to 6.67) scores, while low sandiness scores (0.85 to 0.86) were observed, positive characteristics for this kind of food product. During the first 24 hours after ice cream production, the population of B. animalis subsp. lactis decreased, reaching 7.15 e 6.92 log CFU/g for G1 and G2, respectively. Probiotic bacteria counts fluctuated in ice cream samples during the first 108 days at frozen storage, especially for G2 group. Decreased probiotic viability was observed for G1 samples during the first 35 days of frozen storage, mild variation between 35 and 63 days and stabilized counts were observed after this time. After 21 days at frozen storage, ice cream samples of G1 and G2 groups reached 1.2 x 109 and 1.3 x 109 CFU/portion, respectively. After 108 days under these storage conditions, the survival rate of B. animalis subsp. lactis was 94.26% and 81.10% for G1 and G2 samples, respectively. After simulation of gastroenteric conditions, G2 group reached 9.72 x 105 CFU/portion. Considering the current requirements of Brazilian legislation, which stipulates that functional foods must have minimum probiotic count between 108 and 109 CFU/portion and detectable probiotic bacteria after being submitted to gastroenteric conditions, it is concluded that the ice cream with the addition of Bifidobacterium animalis subsp. lactis made as shown in this work, can be considered as a dairy functional food / O presente trabalho teve o objetivo de estudar a produ??o de sorvete elaborado com leite caprino com adi??o da bact?ria probi?tica Bifidobacterium animalis subsp. lactis. Foi estruturado em duas etapas. Inicialmente foram avaliadas quatro formula??es de sorvete, nas quais foi utilizada gordura vegetal hidrogenada (F1 e F3) e substituto de gordura (F2 e F4) em dois sabores (F1 e F2, maracuj?; F3 e F4, goiaba). Os c?lculos de densidade aparente e overrun foram feitos levando em considera??o as especifica??es da RDC n?. 266 de setembro de 2005. Tamb?m foram realizadas determina??es de pH, acidez total titul?vel e s?lidos totais, s?lidos sol?veis e res?duo por incinera??o, m?todo Kjeldahl para determina??o de prote?na bruta, lip?dios, a??cares redutores e totais. Al?m destas an?lises foram realizados o teste de derretimento e as an?lises microbiol?gicas nos sorvetes elaborados. As formula??es apresentaram diferen?as significativas (p<0,05) quanto ? composi??o f?sico-qu?mica, sobretudo no que diz respeito ao teor de s?lidos totais e gordura, mas n?o foi observada influ?ncia da formula??o sobre o perfil de derretimento das amostras. Quanto ? avalia??o sensorial, as quatro formula??es apresentaram elevados ?ndices de aceita??o, sobretudo a formula??o F4. Essa formula??o foi selecionada para dar prosseguimento aos estudos, cujo objetivo foi estudar os procedimentos de elabora??o do sorvete de leite de cabra com adi??o de B. animalis subsp. lactis. O pico de concentra??o celular (10,14 log UFC/g) foi alcan?ado ap?s quatro horas de cultivo sendo esse ponto escolhido para o procedimento de pr?-fermenta??o e adi??o de B. animalis subsp. lactis na calda do sorvete. Foram avaliados dois grupos experimentais de sorvete caprino com adi??o de probi?ticos: o grupo G1, com adi??o das bifidobact?rias antes da matura??o e G2, com etapa de pr?-fermenta??o e adi??o ap?s a matura??o. As propriedades f?sico-qu?micas dos dois grupos foram similares, com exce??o do pH, cujo valor foi superior no grupo G2 (p<0,05). O grupo G1 apresentou maior (p<0,05) taxa de derretimento (3,566 mL/min) e ambos os tratamentos apresentaram padr?es microbiol?gicos e sanit?rios dentro do exigido pela legisla??o vigente. Os dois grupos foram considerados aceitos sensorialmente, por exibirem n?veis de aceita??o superiores a 70% em todos os atributos verificados. Os perfis sensoriais das amostras G1 e G2 foram semelhantes (p>0,05), com elevados escores para os atributos cremosidade (6,76 a 6,91) e derretimento na boca (6,53 a 6,67), al?m de pontua??o reduzida para o quesito arenosidade (0,85 a 0,86), resultados considerados positivos para esse tipo de alimento. Foi observado decr?scimo da popula??o de B. animalis subsp. lactis ap?s as primeiras 24 horas de produ??o com contagens de 7,15 e 6,92 log UFC/g para G1 e G2, respectivamente. A contagem de bact?rias probi?ticas apresentou varia??es ao longo do armazenamento congelado por 108 dias, sobretudo para o grupo G2. O grupo G1, por sua vez, apresentou queda de viabilidade durante os primeiros 35 dias de congelamento, leve varia??o entre 35 e 63 dias de armazenamento e tend?ncia ? estabiliza??o ap?s esse ponto. Ap?s 21 dias sob armazenamento congelado, as amostras G1 e G2 apresentaram contagem de 1,2 x 109 e 1,3 x 109 UFC/por??o, respectivamente, conforme determina a legisla??o para contagens m?nimas por por??o de comest?veis gelados. Por sua vez, ao final de 108 dias sob essas condi??es, as taxas de sobreviv?ncia do B. animalis subsp. lactis do grupo G1 e G2 foram respectivamente, 94,26% e 81,10%. Ap?s ser submetido a condi??es g?stricas e ent?ricas simuladas in vitro, o sorvete com quatro meses de armazenamento do tratamento G2 apresentou contagem 9,72 x 105 UFC/por??o. Considerando o disposto pela legisla??o nacional vigente, segundo a qual um alimento com alega??o funcional deve possuir contagem m?nima probi?tica entre 108 e 109 UFC/por??o e exist?ncia de microrganismos vi?veis ap?s exposi??o ?s condi??es gastroent?ricas, conclui-se que o sorvete com adi??o de B. animalis subsp. lactis, produzido no presente estudo, constitui alimento l?cteo funcional