A utilização de subprodutos provenientes da indústria de alimentos tem como objetivo agregar valor aos mesmos propiciando o desenvolvimento de novas propostas para o uso de tecnologias ainda não consolidadas pela indústria. No caso do beneficiamento de arroz polido, além da extração das proteínas dos grãos quebrados, uma nova proposta seria a extração do amido presente nestes grãos. Neste contexto, os objetivos deste trabalho são testar um método alternativo para a separação do amido do restante dos componentes do grão de arroz, o método Al-Hakkak, utilizar a microfiltração para a etapa de concentração/purificação do amido obtido e, ainda, determinar e comparar a composição e as propriedades da farinha e do amido obtido em cada etapa do processo. Foi verificado que as características da solução de amido obtida pós extração têm influência na formação do fouling, reduzindo o fluxo de permeado e contribuindo para o aumento das resistências. O percentual médio de fouling observado foi de 38%; deve-se à resistência por polarização por concentração cerca de 75% da resistência total do sistema. Já o declínio do fluxo de permeado é controlado pelo mecanismo de formação de torta. O método Al-Hakkak de extração de amido foi capaz de reduzir os teores de proteínas, lipídeos e fibra alimentar em aproximadamente 52%, 94% e 82%, respectivamente. O teor de amido diminuiu com a extração, mas aumentou durante o processo de concentração pelo PSM, resultando em percentuais que variaram de 91,59 a 93,67%. Através das imagens obtidas por MEV foi possível visualizar que não houve alteração da estrutura dos grânulos de amido, além disto, se confirmou o formato poliédrico e o tamanho dos grânulos de 3 a 6 μm. O tamanho dos grânulos também foi confirmado pela análise granulométrica. O poder de inchamento (PI) e a solubilidade (IS) dos grânulos das amostras aumentaram com o acréscimo da temperatura. As temperaturas de gelatinização (Tg) apresentaram valores variando de 71,3 a 74,4°C. / The use of by-products from the food industry aims to add value to the same stimulating the development of new proposals for using technologies not yet consolidated the industry. For the improvement of polished rice, besides the extraction of proteins from broken grains a new proposal would be the extraction of the starch present in these grains. In this context, the objectives of this study are to test an alternative method for the separation of starch from the rest of the components of the rice grain, the Al-Hakkak method using microfiltration to stage concentration/purification of starch obtained, and also determine and compare the composition and properties of flour and starch obtained at each step of the process. It was found that the characteristics of the starch solution obtained after extraction influence the formation of fouling, reducing the permeate flux and contributing to the growing resistance. The average percentage of fouling observed was 38% and is due to the concentration polarization resistance by about 75 % of the total resistance of the system. Since the decline of permeate flux is controlled by mecanism of cake block. The Al-Hakkak method for starch extraction was able to reduce the levels of proteins, lipids and dietary fiber, in approximately 52%, 94% and 82%, respectively. The amount of starch decreased after the Al-Hakkak process but increased during the concentration process by PMS, resulting in a percentage ranging from 91.59 to 93.67%. Through the images obtained by SEM was possible to see that there was no change in the structure of starch granules, moreover, confirmed the polyhedral shape and size of granules 3-6 μm. The size of the granules was also confirmed by particle size analysis. The swelling power (PI) and solubility (S) of the granules of the samples increased with increasing temperature. The gelatinization temperatures (Tg) had values ranging from 71.3 to 74.4°C.

Microalgas são microrganismos fotossintéticos, capazes de sintetizar uma ampla gama de produtos dependendo de sua rota metabólica. A produção de microalgas envolve as etapas de cultivo, recuperação da biomassa e obtenção dos produtos intracelulares, sendo a etapa de recuperação de biomassa um gargalo da produção. No presente estudo foi avaliado a concentração e purificação de biomassa de duas espécies de microalgas, Chlorella sp. e Dunaliella tertiolecta, através da microfiltração tangencial, nos seguintes modos de operação: reciclo total, batelada e batelada combinada com diafiltração. Também foi avaliada a disponibilidade de reuso do permeado como meio de cultivo para as microalgas. No modo de reciclo total foram testadas quatro pressões transmembranas (PTM) para Chlorella sp. e cinco pressões transmembranas para D. tertiolecta em duas velocidades tangenciais para determinação das melhores condições operacionais para as etapas posteriores de concentração e purificação, considerando o efeito dessas condições de operação sobre a integridade celular. A velocidade selecionada foi 0,6 m s-1 para o processamento das duas suspensões de microalgas e a PTM de 0,5 bar para Chlorella sp. e de 0,15 bar para D. tertiolecta. As análises de microscopia ótica, microscopia eletrônica de transmissão e na câmara Neubauer não demostraram um efeito significativo do sistema de MF sobre a estrutura celular de Chlorella sp., entretanto, para D. tertiolecta, as análises mostraram a necessidade de operar o sistema em PTM de 0,15 bar. Foi observado um baixo percentual médio de fouling, sendo de 16 % para Chlorella sp. e 6 % para D. tertiolecta para as duas velocidades tangenciais testadas. A resistência da membrana foi elevada quando comparada com a resistência devido ao fouling de ambas as suspensões de microalgas. Em modo batelada, observou-se em todos os experimentos, a completa retenção das células de microalgas pela membrana de microfiltração. O fator de concentração volumétrico médio foi de 2,6 para a suspensão de Chlorella sp. e 2,5 para a de D. tertiolecta. Na operação do sistema em modo diafiltração foi possível reduzir o teor salino em 42 % para o concentrado da Chlorella sp. e 38 % para o concentrado de D. tertiolecta. O modelo de Hermia modificado por Field foi utilizado em software EMSO para a determinação dos mecanismos de fouling, e concluiu-se que a formação de torta foi o mecanismo de fouling dominante em filtração de Chlorella sp.. Para D. tertiolecta, todos os mecanismos se ajustaram bem aos dados experimentais, indicando que os mesmos ocorreram simultaneamente. Foram propostos dois tipos de meio de cultura para o reuso da corrente de permeado: o permeado simples e o permeado enriquecido com a adição de micronutrientes. Foi possível verificar a utilização do permeado como meio de cultivo, principalmente para o cultivo de D. tertiolecta; o permeado com adição de micronutrientes apresentou maior capacidade de crescimento que o meio padrão para esta microalga. No cultivo da Chlorella sp., a concentração de biomassa alcançada utilizando o permeado simples e enriquecido foi inferior a concentração de biomassa em meio de cultivo padrão. Os resultados obtidos neste trabalho comprovaram que o processo de microfiltração apresenta-se como uma alternativa promissora na etapa de concentração e purificação de suspensões de microalgas; além disso, a corrente de permeado gerada pode ser utilizada como meio de cultivo, garantindo, desta forma, um menor consumo de água e nutrientes, melhorando a viabilidade econômica do processo. / Microalgae are photosynthetic organisms with simple structures and capable to synthesize a wide range of products depending on their metabolic route. The production of microalgae comprises the steps of cultivation, biomass recovery and extraction of intracellular products, being the stage of biomass recovery a production bottleneck. In the present study was evaluated the concentration and purification of biomass of two species of microalgae, Chlorella sp. and Dunaliella tertiolecta, by crossflow microfiltration, in the following modes of operation: total recycling, batch and batch combined with diafiltration. It was also assessed the availability of the reuse the permeate as medium for microalgae cultivation. In total recycling mode were tested four different transmembrane pressures (TMP) for Chlorella sp. and five transmembrane pressures for D. tertiolecta in two crossflow velocities to determine the proper operating conditions for the stages of concentration and purification, considering the effect of operating conditions on the cellular integrity. The selected crossflow velocity was 0.6 m s-1 for processing the two suspensions of microalgae and TMP of 0.5 bar for Chlorella sp. and 0.15 bar for D. tertiolecta. The analyses of optical microscopy, transmission electron microscopy and the Neubauer chamber demonstrated no significant effect of the operating conditions of the MF system on the cellular structure of Chlorella sp., however, for D. tertiolecta, the analysis showed the need to operate the system at lower TMP of 0.15 bar. The average percentage of fouling observed was 16 % for Chlorella sp. and 6 %. for D. tertiolecta for both crossflow velocities tested. The resistance of the membrane was elevated when compared with the resistance due to fouling for both suspensions of microalgae. In batch mode, it was observed, for all the experiments, complete retention of microalgal cells by microfiltration membrane. The average volumetric concentration factor was 2.6 for the suspension of Chlorella sp. and 2.5 for D. tertiolecta. In the operation of the system in diafiltration mode was possible to reduce the the salt content in 42 % for the Chlorella sp. and 38 % for D. tertiolecta. The model of Hermia model was used in software EMSO for the determination of fouling mechanisms, and it is concluded that the cake formation was the dominant fouling in the filtration of Chlorella sp.. For D. tertiolecta, all the mechanisms adjusted well to the experimental data, demonstrating that all mechanisms occurred simultaneously. Were proposed two different culture mediums for the reuse of the permeate stream: the plain permeate and the permeate enriched with micronutrients. It was possible to verify the ability of the permeate as cultivation medium, mainly for the D. tertiolecta; in this case, the permeate enriched with micronutrients presented greater capacity for growth when compared with the standard medium. On the other hand, for the cultivation of Chlorella sp., the biomass concentration achieved using both, the plain permeate and the enriched one was less than that achieved using the standard medium. The results obtained in this work proved that the microfiltration process is a promising alternative for the concentration and purification of suspensions of microalgae. In addition, the permeate stream generated could be used as a growth medium, ensuring thereby a less consumption of water and nutrients, improving the economic viability of the process.

O lixiviado de aterro sanitário é um efluente complexo de alta carga orgânica, composto basicamente de substâncias recalcitrantes, amônia e poluentes tóxicos. Quando descartado de forma inadequada nos corpos receptores, desempenha um papel significativo dentre os principais fatores causadores de danos ao meio ambiente. A tecnologia de separação por membranas consiste em uma alternativa atrativa no tratamento do lixiviado, pois é capaz de remover contaminantes que não são removidos por processos de tratamento convencionais. O presente estudo tem por objetivo a avaliação, em escala de bancada, do tratamento do lixiviado por processos de separação por membranas e o monitoramento de fatores de fouling e resistências nas membranas. O sistema de membrana fibra-oca de microfiltração de poli(éter-imida) foi testado a fim de promover o polimento final do tratamento do lixiviado. O resultado obtido de remoção de matéria orgânica, expressado em DQO, variou entre 14 e 43%, no entanto, esse sistema não foi eficiente na remoção de cor. Para a remoção de cor foram realizados ensaios em sistemas de osmose inversa e de eletrodiálise, no entanto, apenas o sistema de osmose inversa apresentou resultados positivos. Foi verificado que as características do lixiviado têm influencia na formação de fouling, reduzindo o fluxo de permeado e contribuindo para o aumento das resistências. O percentual médio de fouling observado foi de 53% e a resistência da membrana contribuiu com mais de 50% da resistência total do sistema. Os resultados comprovam que a implementação do sistema de membranas de microfiltração e osmose inversa, como polimento final no tratamento de lixiviado, seriam de grande valia, tanto para atender aos padrões mínimos de lançamento de efluentes previsto na legislação brasileira como para a preservação dos recursos hídricos. / Landfill leachate is a complex wastewater of high organic matter, composed basically of recalcitrant substances, ammonia and toxic pollutants. When leachate is improperly disposed in the receiving waters, it has a significant role among the main factors causing damage to the environment. The membrane separation technology is an attractive alternative in the treatment of the leachate, because it is able to remove contaminants that are not removed by conventional treatment processes. The present study aims to evaluate, using a bench scale system, leachate treatability by membrane separation processes and to monitor fouling factors and membrane resistance. The microfiltration system of hollow fiber membrane poly(ether-imide) was tested in order to promote leachate treatment. The result of organic matter removal, expressed in COD, varied between 14 and 43%, however, this system was not efficient to color removal. Tests were performed for color removal in a reverse osmosis and electrodialysis systems, however, only the reverse osmosis system showed positive results. It was found that the characteristics of leachate have influence in the fouling formation, permeate flux reducing and contributes to the resistance increase. The average percentage of fouling observed was 53% and the membrane resistance contributed more than 50% of the total resistance of the system. The results show that microfiltration and reverse osmosis systems implementation to treat the leachate would be of great importance, both to meet the minimum standards for effluent discharge as provided for in Brazilian law to the preservation of water resources.

Orientador: Delia B. Rodriguez-Amaya / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_JoseEmilsonMacedo_D.pdf: 1145251 bytes, checksum: 12b769bfa14756a6b420616c8d648c83 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A implementação de novas tecnologias de processamento e o desenvolvimento de novos produtos amplia a necessidade de se estudar não apenas seus atributos sensoriais e sua vida de prateleira, mas também os seus aspectos nutricionais e funcionais. Dentre estas tecnologias emergentes, o uso da microencapsulação na preservação dos carotenóides e flavonóides em alimentos durante o processamento e na estocagem do produto, focando os materiais de parede e as condições operacionais utilizadas foram objetos da revisão bibliográfica no primeiro capítulo. No segundo capítulo, as técnicas de processamento sob alta pressão e seus possíveis efeitos na isomerização e degradação dos carotenóides em frutas e hortaliças foi o foco da pesquisa bibliográfica. A microfiltração de sucos e polpas de frutas, suas limitações tecnológicas, a permeação e possíveis perdas de carotenóides, flavonóides e da vitamina C foram descritos na revisão do terceiro capítulo. No quarto capítulo, a otimização da microencapsulação por spray drying da polpa de pitanga com maltodextrina, amido modificado e goma arábica, visando a maior retenção dos carotenóides e dos flavonóides, foi realizada por metodologia de superfície de resposta. As melhores retenções dos carotenóides e dos flavonóides no processamento por spray drying ocorreram na temperatura de entrada de 150°C, numa proporção de 25% de polpa e 75% de material de parede. A goma arábica apresentou a melhor eficiência na microencapsulação. A estabilidade de carotenóides e flavonóides durante a estocagem das microcápsulas na temperatura ambiente e na presença de oxigênio e luz foi também investigada no capítulo 5. A goma arábica promoveu a maior estabilidade dos compostos estudados durante a estocagem na presença de luz (345lux). A degradação de carotenóides seguiu uma cinética de primeira ordem e os flavonóides, a cinética de zero ordem. O efeito da alta pressão hidrostática na polpa de cajá, na manutenção das formas trans-carotenóides ou na formação de cis-carotenóides é apresentado no capítulo 6. As polpas não pressurizadas e as pressurizadas não diferiram significativamente nas concentrações dos trans-carotenóides. As concentrações dos cis-isômeros foram significativamente maiores nas amostras pressurizadas, com exceção do ß-caroteno. Acima de 400MPa e por mais de 15 minutos de pressurização, fica mais evidente a tendência de redução da forma trans em todos os carotenóides estudados e de modo inverso, uma elevação das concentrações de cis-carotenóides na polpa de cajá pressurizada. No capítulo 7 são apresentados os resultados da microfiltração de polpas de goiaba, pitanga e tomate, onde as concentrações de carotenóides, flavonóides e da vitamina C foram quantificadas ao longo do fluxograma de processamento. Não houve a permeação dos carotenóides através da membrana filtrante. Mesmo com permeação dos flavonóides através das membranas, as concentrações no retentado foram duas vezes maiores para os três frutos em estudo, em relação as obtidas no permeado. O ácido ascórbico foi o composto que mais permeou. No entanto, houve perdas em todas as etapas de processamento / Abstract: The implementation of new processing technologies and the development of new products amplifies the necessity to study not only the sensory attributes and the shelf life, but also their nutritional and functional aspects. Among these emerging technologies, the use of microencapsulation in the preservation of carotenoids and flavonoids in foods during processing and storage of the product, focalizing wall materials and the operating conditions used, were the objectives of the review of literature in first chapter. In the second chapter, processing techniques at high pressure and their possible effects on the isomerization and degradation of carotenoids in fruits and vegetables were the focus of the literature review. The microfiltration of juices and pulps, the technological limitations, the permeation and possible losses of carotenoids, flavonoids and vitamin C were described in the review of the third chapter. In the fourth chapter, the optimization of microencapsulation by spray drying of the pulp of pitanga with maltodextrin, modified starch and gum Arabic, aiming at greater retention of carotenoids and flavonoids, was carried out by response surface methodology. The best retentions of both carotenoids and flavonoids in spray drying occurred at an inlet temperature of 150°C, at a proportion of 25% pulp and 75% wall material. Gum Arabic showed greater microencapsulation efficiency. The stability of carotenoids and flavonoids during storage of the microcapsules at ambient temperature in the presence of oxygen and light was investigated in Chapter 5. Gum Arabic promoted greater estability of the compounds studied during storage in the presence of light (345lux). The degradation of carotenoids followed first order kinetics and of flavonoids, zero order kinetics. The effect of high hydrostatic pressure on the pulp of cajá, in retaining transcarotenoid or in the formation of cis-carotenoid, is presented in Chapter 6. The unpressurized and pressurized pulps did not differ significantly in the concentrations of the trans-carotenoids. The concentrations of the cis-isomers were significantly higher in the pressurized samples, with the exception of ß-carotene. Above 400MPa and for more than 15 minutes of pressurization, the tendency of the trans¿form to decline for all the carotenoids studied, and conversely, the elevation of cis-carotenoids in the pressurized cajá pulp became more evident. Chapter 7 presents the results of microfiltration of pulp from guava, pitanga and tomato, in which the concentrations of carotenoids, flavonoids and vitamin C were determined along the processing flow diagram. There was no permeation of carotenoids through the filtering membrane. Although flavonoids permeated through the membrane, the concentrations in the retentate were twice those of the permeate, for all three fruits studied. Ascorbic acid permeated more, but there were losses in all the processing steps / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Kuiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T22:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ushikubo_FernandaYumi_M.pdf: 1970912 bytes, checksum: 59316ce15b7494297351f4dd5ac477e4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:42:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watanabe_AnnaPaula_M.pdf: 997082 bytes, checksum: 362f6a4ebe3fa5e31285e1f7c7cacc76 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A aplicação do processo de microfiltração para clarificação de certos sucos de frutas tem demonstrado resultados economicamente viáveis. Inúmeros sucos de frutas típicas do Brasil ainda não foram testados neste tipo de processo, visando a sua clarificação. Suco de tamarindo (Tamarindus indica L.) reconstituído na proporção de 1 de polpa para 3 de água foi microfiltrado a 35ºC, em membrana tubular de polipropileno de diâmetro médio de poro de 0,2 µm, variando-se as condições de pressão transmembrana, velocidade de escoamento e utilizando ou não um pré-tratamento enzimático da polpa. Foram observados fluxos finais de permeado de 70 a 115 kg/m2h. O aumento da pressão transmembrana aumentou o fouling, mas resultou em altos valores de fluxo de permeação, tanto iniciais quanto finais. Alta pressão associada ao uso de enzima pectinolítica na concentração de 100 ppm apresentou o melhor resultado de fluxo final, a um fator de concentração igual a dois e, conseqüentemente, no menor tempo de processamento. O aumento da velocidade de escoamento e uso de baixas pressões melhorou o fluxo de modo geral, e o uso concomitante de enzima, melhorou ainda mais o fluxo. Ao usar alta velocidade e alta pressão, o fluxo foi elevado no processamento em que não foi feito o tratamento enzimático. Entretanto, no processamento em que foi realizado o tratamento enzimático, o fluxo diminui em 26%, possivelmente devido ao aumento do fouling na membrana. O permeado obtido apresentou uma coloração amarelo ouro, límpido e sem presença de sólidos insolúveis. Houve também retenção de sólidos solúveis (açúcares e pectinas, entre outros) e, conseqüentemente, dos sólidos totais (diminuição da umidade no retentado). Os resultados de fluxo de permeado em diversas condições de operação permitiram uma análise da influência da camada gel e do fouling de acordo com a teoria de resistências em série. Os dados obtidos para a construção da curva de permação foram ajustados a um modelo matemático, baseado na teoria de renovação de superfície, e calcularam-se os valores da constante de declínio de fluxo. Estes foram maiores nos experimentos em que se fez uso de altas pressões e tratamento enzimático / Abstract: Clarification of a lot of fruit juices using microfiltration process has been showing viable economic results. Countless juices of typical fruits of Brazil aren't studied yet in membrane separation process. Tamarind juice (Tamarindus indica L.) reconstituted at 35ºC was microfiltred using a polypropylene tubular membrane of 0,2 µm average diameter poro. The operating conditions of transmembrane pressure, crossflow velocity and enzymatic treatment were evaluated. Final fluxes values of 70 until 115 kg/m2h was observed. The increase in transmembrane pressure resulted in high fouling, but increased the values of inicial and final permeates fluxes. Associated of enzyme pectinolitic at 100 ppm, this experiment presents the best result of final flux and, consequently, the smaller time processing. The increase in crossflow velocity and use of low transmembrane pressure improved the fluxes in general, and using enzymes at the same time, improved the fluxes even more. High crossflow velocities and high transmembrane pressures results in high fluxes just in the experiment without enzymatic treatment. In the experiment where enzymatic treatment was done, the flux reduce 26%, possible due to increase of the fouling on membrane. The permeate presents a gold yellow colour, cloudless and without insoluble solids. There was soluble solids (sugar, pectin etc.) retention and, consequently, total solids retention (reducing of humidity in retentate). The influence of polarized layer and the fouling in several operating conditions results of fluxes allow an analysis by resistance in series theory. The experimental data picked to permeate curve was ajusted to mathematical model based on surface renewal theory and the flux decay constant were calculated. There were higher on experiments with high pressure and enzymatic treatment / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T10:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FlavioCaldeira_M.pdf: 1910362 bytes, checksum: 0e725d07f6db7cbf2d68ff0292a1fd58 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O licopeno é um importante carotenóide que vem se destacando após vários estudos epidemiológicos que demonstram uma relação inversa entre o consumo de alimentos fontes de licopeno e o risco de câncer, doenças cardiovasculares e outras doenças crônicas. Visando a obtenção de licopeno foi avaliado o desempenho de 8 membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), membranas de polifluoreto de vinilideno (PVDF) de 500 kDa e de 150 kDa, polisulfona (PS) de 100 kDa, polietersulfona (PES) de 10, 30 50 kDa, de 100 kDa e celulose (CEL) de 30 kDa. Para obtenção de concentrado de licopeno a polpa de mamão foi hidrolisada, com a enzima Pectinex Ultra SP - L com concentração 0,1% (m/m) em shaker com 150 RPM, 35º C por 60 minutos. O processo de concentração na unidade de laboratório foi conduzido após a hidrólise a 50ºC, 300 RPM e sob pressões que variaram de 0,5 a 6 bar, até fator de concentração (FC) 2. Já o ensaio realizado na planta piloto utilizou-se membrana de material de PS 100 kDa e pressão transmembrana de 2 bar, sendo que a escolha destas condições foi obtida após identificar o melhor fluxo de permeado alcançado em escala laboratorial. O permeado obtido apresentou-se levemente amarelado, límpido e sem presença de carotenóides, enquanto o retentado mostrou-se opaco e de cor vermelha mais intensa que o produto inicial. A retenção de licopeno foi de 100%. Foram observados fluxos de permeado estabilizados de 4,3 a 34,5 kg.m-2.h-1 na célula laboratorial com FC = 2, e o melhor fluxo de permeado foi alcançado na membrana de PES 50 kDa e sob pressão de 6 bar. A maioria das curvas de fluxo permeado obtidas nos processos de MF e UF em escala laboratorial apresentou curvas típicas de permeação, e verificou-se que na maioria dos processos, o aumento da pressão transmembrana ocasionou aumento do fluxo. O ensaio realizado na unidade piloto alcançou fluxo estabilizado de 350 kg.m-2.h-1, também com FC = 2. A maior parte dos dados experimentais obtidos nas curvas de fluxo permeado em escala laboratorial se ajustaram bem ao modelo matemático da teoria de renovação da superfície, nos quais obteve-se valores de R2 superior a 0,90. Observou-se que os valores da constante de declínio de fluxo foram maiores nos ensaios nos quais se utilizou altas pressões, quando houve maior queda de fluxo no início do experimento. Foram identificados, na fração volátil do permeado de mamão, compostos pertencentes às várias classes químicas / Abstract: Lycopene is an important carotenoid that has been high lighted after several epidemiological studies showing an inverse relationship between the consumption of foods rich in lycopene and the risk of cancer, cardiovascular disease and other chronic diseases. The performance of 8 microfiltration membranes (MF) and ultrafiltration (UF) membranes of polyvinylidene fluoride (PVDF) of 500 kDa and 150 kDa, polysulfone (PS) of 100 kDa polyethersulfone (PES) 10, 30 50 kDa, 100 kDa and cellulose (CEL) of 30 kDa. In order to obtain concentrated lycopene papaya pulp was hydrolyzed with Pectinex Ultra SP ¿ L enzyme in a 0.1% (m/m) concentration in a shaker at 150 rpm, 35 ° C for 60 minutes. The concentration process into the laboratory was carried out by hydrolysis at 50 ° C, 300 rpm and under pressures varying from 0.5 to 6 bar up to concentration factor (CF) 2. However during pilot plant tests it was used PS 100 kDa membrane and a 2 bar pressure. These conditions choice was made after identifying the best permeate flux achieved in laboratory scale. The obtained permeate was slightly yellowish, clear and without carotenoids presence of, while retentate was shown to be opaque and to have a more intensive red color than the original. Lycopene retention was 100%. There were observed stabilized permeate flows from 4.3 to 34.5 kg.m-2.h-1 in cell laboratory with FC = 2, and permeate flux was achieved with PES 50 kDa membrane and 6 bar pressure. Most of the permeate flux curves obtained in MF and UF processes of in laboratory scale showed typical permeation curves, and it was found that in most cases, transmembrane pressure increase resulted in increased flow. The test conducted in the pilot plant reached a steady flow of 350 kg.m-2.h- 1, also with FC = 2. Most of the experimental data obtained in the permeate flux curves at laboratory scale have adjusted well to the mathematical model of the renewal theory surface, in wich R2 values exceeding 0.90 were obtained. It was observed flow decline constant values were higher in trials in which high pressure is used when there was a greater flow drop in the beginning of the experiment. There were identified papaya permeate volatile fraction, compounds wich belong to the following chemical classes / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T19:04:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Debien_IsabelCristinadoNascimento_M.pdf: 1224031 bytes, checksum: b3198a4a2c6316e03b992c1d2b6877ea (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A água de coco é uma bebida natural, cujo consumo na forma in natura como na processada vem crescendo nos últimos tempos devido aos seus benefícios à saúde. Os métodos de processamento empregados visam, essencialmente, inibir a ação de enzimas (polifenoloxidase e peroxidase) responsáveis pela mudança de cor da água de coco, tornando-a rosa, e garantir sua estabilidade microbiológica após a abertura do fruto, procurando manter o quanto possível suas características sensoriais originais. Os processos de separação com membranas, como por exemplo a micro e a ultrafiltração, destacam-se como uma alternativa aos processos convencionais de tratamento térmico, pois a membrana age como uma barreira permeável seletiva para separar um ou mais solutos de um fluido. No presente trabalho, o objetivo geral foi avaliar o desempenho de cinco membranas de micro (MF) e ultrafiltração (UF) quanto ao fluxo de permeado e a retenção enzimática da água de coco verde, em unidade de laboratório e piloto, e também determinar as características físico-químicas da alimentação, retentado e permeado para os ensaios em unidade de laboratório. Foram utilizadas membranas de MF de polietersulfona de 150 kDa (PES 150) e polifluoreto de vinilideno de 150 kDa (PVDF 150), e membranas de UF de celulose de 10 kDa (CEL 10), de 30 kDa (CEL 30) e de polietersulfona de 10 kDa (PES 10). Nos processos de MF a membrana PES 150 apresentou melhores resultados de fluxo (144 ¿ 301 kg/m2.h, para as pressões de 0,5; 1,5 e 2 bar) e de retenção enzimática. Nos processos de UF a membrana de CEL 30 apresentou melhores resultados de fluxo (97 ¿ 102 kg/m2.h, para as pressões de 2, 4 e 6 bar), mas quanto à retenção enzimática todas as membranas de UF apresentaram 100 % de retenção. No geral todas as curvas de fluxo apresentaram comportamento similar, caracterizado por queda do fluxo no início e posterior estabilização. Os resultados das análises físico-químicas, na maioria dos experimentos, mostraram que não houve diferença significativa (p< 0,05) entre alimentação, retentado e permeado, quanto ao teor de sólidos totais, pH, acidez total titulável, açúcares redutores e totais. Houve redução da turbidez em todos os processos de MF e UF. A membrana CEL 30, por apresentar elevados valores de fluxo e 100 % de retenção enzimática, foi selecionada para o ensaio em unidade piloto, no qual foi encontrado fluxo mais elevado (288 kg/m2.h, para pressão de 2 bar), devido ao efeito da velocidade tangencial. O modelo baseado na teoria de renovação de superfície permitiu um bom ajuste dos dados experimentais (R2 > 0,8) para a maioria dos ensaios / Abstract: Coconut water is a natural drink. Lately, its consumption has been growing in both natural form and processed form, because of the coconut water health benefits. Processing methods are used, essentially, to inhibit the enzymes actions (polyphenoloxidase and peroxidase) that are responsible for coconut water color chage to rose and ensure its microbiological stability after the overture of the fruit, trying to maintain, as long as possible, its original sensory characteristics. Membrane separation processes, such as micro and ultrafiltration, stand out as alternative to conventional thermal treatment¿s processes, it acts as a selective permeable barrier to separate one or more solutes from a fluid including microorganisms. The aim of this work were evaluate the performance of five micro (MF) and ultrafiltration (UF) membranes in its permeate flux and the enzyme retention of coconut water, in laboratory an pilot unit, and also determine physicchemical characteristics of raw material, retentate and permeate to the essays in laboratory¿s unit. There were used Polyethersulfone 150 kDa (PES 150) and Polyvilidene fluoride 150 kDa (PVDF 150) MF membranes, Cellulose 10 kDa (CEL 10), Cellulose 30 kDa (CEL 30) and Polyethersulfone 10 kDa (PES 10) UF membranes. Process with PES 150 membranes presented better results to flux (144 ¿ 301 kg/m2.h, with pressures on 0,5; 1,5 e 2 bar) and enzyme retention. UF process CEL 30 membrane showed better results to flux (97 ¿ 102 kg/m2.h, with pressures on 2, 4 e 6 bar), but all UF membranes showed 100% of enzyme retention. All flux curves showed quite similar behavior, characterized by flux falling at the beginning and later stabilization. Physic-chemical analysis results, at most part of experimental procedures, showed an insignificant difference (p< 0,05) among raw material, retentate and permeate regarding to total solids content, pH, titratable total acidity, reductor and total sugar. There was suspended solids reduction in all MF and UF process. As the CEL 30 membrane presented high flux values and 100% of enzyme retention, it was selected to pilot unit essay which flux values were high (288 kg/m2.h, on 2 bar) due to the tangential velocity¿s effect. The pattern based on surface renewal approach allows a good adjustment of experimental data (R2> 0,8) to the majority of assays / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Neste trabalho de mestrado, investigou-se o desempenho de membranas poliméricas de microfiltração para retenção de microalgas (Chlorella sorokiniana) em um fotobiorreator com capacidade volumétrica de 3,5 L, alimentado por um fluxo contínuo de nutrientes com pH 7,0 em condições controladas de temperatura (21°C no meio de cultura e 24°C no meio), borbulhamento de ar e luminosidade (2500 lux, em fotoperíodo de 12/12 horas claro/escuro). Membranas comerciais de tamanho médio de poros 0,8, 1,2, 3,0 e 5,0 &mu;m foram testadas pelo tempo suficiente para esgotamento do limite da permeação da membrana. A concentração das microalgas no fotobiorreator foi analisada através de densidade óptica (espectofotometria) ao número de células (contagem de unidades de células em lâminas do tipo Fuchs Rosenthal - Microscopia Óptica) das amostras de concentrado e permeado. O fenômeno físico de polarização sobre a superfície da membrana está diretamente relacionado ao desempenho da mesma na retenção de microalgas, portanto, fotomicrografias (MEV) da membrana antes e após a microfiltração foram analisadas e comparadas. Para analisar a composição química das microalgas, bem como sua afinidade com as membranas, foram investigadas a composição e a caracterização do fenômeno químico sobre a superfície da membrana, por análise de Energia Dispersiva de Raio-X (EDX). Análises das diferentes fases de crescimento das algas e seus componentes foram feitas em amostras secas a 40°C, através de análise elementar e análises térmicas (TG- Análise Termogravimétrica e DTA- Análise Térmica Diferencial). Os resultados experimentais obtidos neste trabalho permitiram concluir que o uso de membranas de microfiltração em fotobiorreator proporciona a retenção das microalgas, o que contribui para o aumento da concentração da biomassa algal, permitindo a manipulação da sua composição de acordo com as condições pelas quais estes microrganismos são submetidos. / This dissertation investigates the performance of polymeric microfiltration membranes for microalgae retention (Chlorella sorokiniana) in photobioreactor with a volumetric capacity of 3.5 L. The reactor is fed by a continuous flow of nutrients under controlled conditions of pH (7,0) and the temperature (21°C in culture medium and 24°C in the environment), bubbling air and light (2500 lux, with a photoperiod of 12/12 hour light/dark). Commercial membranes of the average pore sizes of 0.8, 1.2, 3.0 and 5.0 &mu;m were tested by depletion of time sufficient to limit the permeation of the membranes. The microalgae concentration in the photobioreactor was analyzed by optical density (spectrophotometry) and number of cells (cell units count on Fuchs Rosenthal type plates-Optical Microscopy). The physical phenomenon of polarization on the surface of the membrane is directly related to its performance in the retention of microalgae therefore micrographs (SEM) of the membrane before and after the microfiltration were compared to identify the chemical affinity between the membranescomposition and the microalgae. The chemical phenomenon on the membrane surface was characterized by Energy Dispersive Analysis of X-ray (EDX). The different phases of the growth of algae and their components were measured in samples dried at 40°C, by elemental analysis and thermal analysis (TG-DTA-Thermogravimetric analysis and differential thermal analysis). The experimental results indicate that the use of microfiltration membranes provides the retention of microalgae, contributing to the increase in the concentration of algal biomass and allowing the manipulation of the composition according to the conditions under which these microrganisms are subjected.

O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de microfiltração tangencial com membranas tubulares cerâmicas, aplicado à clarificação da vinhaça originária do processamento de cana de açúcar, analisando as características fluidodinâmicas do processo e os tipos de bloqueios de poro por modelos matemáticos. Neste estudo foram utilizadas membranas cerâmicas de \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND.3\') com tamanho nominal de poros de 1,2 \'mü\'m e 0,8 \'mü\'m, respectivamente denominadas no texto como M12 e M08. Amostras do permeado (fluxo transmembrana) e retentado foram analisadas com medidas de propriedades tais como: densidade, pH, condutividade elétrica, viscosidade, tensão superficial, cor e turbidez. As características da permeação das membranas cerâmicas foram primeiramente analisadas com água potável em diferentes condições fluidodinâmicas e o fluxo transmembrana foi medido em função do tempo para quantificar as propriedades da membrana antes que houvesse impregnações diversas em sua superfície. Vinhaça diluída na proporção volumétrica de 50% vol. foi microfiltrada em condições fluidodinâmicas variadas utilizando pressões transmembrana de 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa e 500 kPa em escoamento turbulento com número de Reynolds de 11.500, 22.500 e 33.500. Os resultados experimentais foram analisados através de gráficos do fluxo transmembrana em função do tempo e das resistências (resistência total, resistência da membrana, resistência de polarização e resistência de fouling) em função da pressão, e da análise do pH, condutividade elétrica, viscosidade, densidade, tensão superficial, quantidade de sólido solúveis totais (ºBrix), cor e turbidez. A influência da interação da vinhaça na superfície da membrana microporosa foi investigada a partir dos valores das resistências e aplicação de modelos matemáticos para bloqueio de poros. Os melhores resultados de fluxo transmembrana foi de 31,48 L/h.\'M POT.2\' para a M12 em condição fluidodinâmica de 500 kPa para a pressão transmembrana e 11.500 para o número de Reynolds e de 39,47 L/h.\'M POT.2\' para a membrana M08 com 500 kPa de pressão e 33.500 para o número de Reynolds. O estudo do modelo de bloqueio dos poros revelou que o fluxo de permeado diminui principalmente por fenômenos relacionados à formação da camada de polarização e do bloqueio parcial dos poros. As análises físico-químicas revelaram que o pH e a viscosidade do permeado foi afetado pelo número de Reynolds e que o processo tem potencial para remover partículas em suspensão, reduzir a turbidez e a cor do permeado. / This present work studied the process of cross flow microfiltration using tubular ceramic applied in the vinasse clarification from sugar cane, analyzing fluid dynamic features of process and the types of pore blocking applied to math models. In this research was used \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND. 3) ceramic membrane with pore size of 1.2 \'mü\'m and 0.8 \'mü\'m, respectively called M12 and M08. Permeate samples (transmembrane flux) and retentate were analyzed measuring their specific mass, pH, electrical conductivity, viscosity, surface tension, total soluble solid (ºBrix), color and turbidity. The virgin membranes were analyzed first with tap water in different fluid dynamics conditions and transmembrane flux was measured in function of the time to quantify its proprieties before to have impregnation in its surface. Vinasse was deluded in water in the proportion of 50% vol and it was microfiltered in varied fluid dynamics using transmembrane pressure of 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa and 500 kPa in turbulent flow with Reynolds number 11,500; 22,500 and 33,500. The experimental data obtained were analyzed through to graphics of transmembrane flux versus time and resistances (membrane resistance, total resistance, polarization resistance and fouling resistance) versus pressure, and produced tables with physical-chemical proprieties values. The influence of interaction between vinasse and membrane surface was investigated using math models to pore blockage. The high performance was obtained with M12 membrane with permeate of 31.48 L/h.\'M POT.2\' in transmembrane pressure of 500 kPa (Re = 13,500). For M08 membrane permeate flux (39.47 L/h.\'M POT.2\') was higher for the situation of greater tangential velocity (Re = 33,500) and higher pressure (\'delta\'P = 500 kPa). The analysis for the pore blockage showed that the permeate flux decreases primarily by phenomena related to the cake formation of polarization and partial blockage of pores. Analyses of pH and viscosity of permeate flux showed that Reynolds number influences on values. The study showed that the clarification of vinasse by ceramic membranes of microfiltration has the potential to remove suspension particles and to reduce turbidity and color.