A macadâmia (Macadamia integrifolia) é considerada comercialmente uma das nozes mais importantes do mundo por seus atributos sensoriais e nutricionais. Dentre as etapas do beneficiamento desta noz, destacam-se a secagem e a torra como processos térmicos diretamente ligados a sua qualidade. Contudo, eles têm sido relacionados à diminuição da estabilidade oxidativa e da capacidade antioxidante de compostos bioativos, como os ácidos fenólicos. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi caracterizar e comparar a noz macadâmia submetida às etapas de secagem (crua) e de torra, quanto a composição química e sua atividade antioxidante in vitro. Os ensaios realizados para a composição centesimal demonstraram que não houve diferença (p<0,05) entre as amostras crua e torrada, exceto pela umidade e cinzas. Observou-se que macadâmia, cura ou torrada, é uma grande fonte de lipídeos (~77g/100g amostra). Não se verificou diferença no perfil dos ácidos graxos entre as amostras analisadas, prevalecendo monoinsaturados (~58g/100g amostra). Para a avaliação da atividade antioxidante, foram obtidos, das amostras cruas e torradas, os extratos etéreo (EE), alcoólico (EAlc) e aquoso (EAq) e as frações de ácidos fenólicos livre (AFL), esterificados solúveis (AFS) e insolúveis-ligados (AFI). Quanto ao teor de fenólicos totais, através do método com o reagente de Folin-Ciocalteau, o extrato que se destacou foi o EAq, tanto para macadâmia crua quanto para torrada, com os maiores valores em relação aos outros extratos, mas ainda foram menores que as frações. A macadâmia torrada obteve os maiores teores de fenólicos totais com AFL e AFS. A atividade antioxidante foi testada através dos métodos de redução do radical DPPH, de co-oxidação do sistema &#946;-caroteno/ácido linoleico e de oxidação lipídica acelerada em Rancimat. No teste de redução do DPPH, a macadâmia crua foi mais eficiente que a torrada apenas no EE e na AFI. Já para o EAq, o EAlc, a AFL e a AFS, a macadâmia torrada apresentou as melhores porcentagens de redução. No sistema &#946;-caroteno/ácido linoleico, os EAqs tiveram maiores porcentagens de inibição da oxidação que os demais extratos; todas as frações apresentaram porcentagens de inibição muito superiores às dos extratos, mesmo em concentrações menores. Notou-se também que houve queda na capacidade de inibição da oxidação do EE e das três frações (AFL, AFS e AFI), quando se comparam a amostra crua em relação à torrada. No ensaio em Rancimat, o EAlc foi o único, entre extratos e frações de ambas as amostras, a diferir significativamente do controle-negativo em sua ação protetora, entretanto não foi mais eficiente que o TBHQ, utilizado como controle-positivo. Neste estudo, a diferença de atividade entre os métodos ficou clara, contudo também se evidenciou que o tratamento térmico da torra é capaz de alterar a capacidade antioxidante dos compostos fenólicos presentes na macadâmia. / Macadamia (Macadamia integrifolia) is considered one of the most important nuts in the world for their nutritional and sensory attributes. In the macadâmia nut processing, drying and roasting steps stand out because they are thermal processes directly related with its quality. However, they have been associated to the decrease of oxidative stability and antioxidant activity of bioactive compounds such as phenolic acids. Therefore, the aim of this study was to characterize and compare the dried (raw) and roasted macadamia nuts, their chemical composition and in vitro antioxidant activity. The composition assays shown that there was no difference between raw and roasted samples of macadamia (p<0,05), except for moisture and ash. It was also observed that both samples are source of oil (~77g/100g macadamia). There was no difference (p<0,05) in the fatty acids profile of the samples, with the predominance of monounsaturated fatty acids (~58g/100g macadamia). For the evaluation of antioxidant activity, the ether (EE), alcoholic (EAlc) and aqueous (EAq) extracts and the free phenolic acids (AFL), soluble esterified acids (AFS) and insoluble-bound acids (AFI) fractions were obtained from raw and roasted samples. In the total phenolic content, by Folin-Ciocalteau method, the EAq stood out for raw and roasted macadamia nuts with a high content, compared with the other extracts, but it was lower than the acid phenolic fractions. The roasted macadamias showed the highest levels of total phenolics in AFL and AFS. The antioxidant activity was obtained by the methods of DPPH radical reduction, of &#946;-carotene/linoleic acid co-oxidation system and accelerated lipid oxidation in Rancimat. In the DPPH test, raw macadamia reduced more efficiently than roasted only in EE and AFI. For the EAq, EAlc, AFL and AFS, the roasted macadamia nuts showed the best percentages of reduction. In &#946;-carotene/linoleic acid system, EAqs of both samples showed similar results and had the highest percentage of oxidation inhibition than the other extracts. All of fractions showed much higher percentages of inhibition than extracts, even at lower concentrations. A decrease in the ability to inhibit oxidation of EE and the three fractions (AFL, AFS and AFI) was also noticed, when comparing the raw samples with the roasted. In Rancimat test, the EAlc was the only, of the extracts and fractions of both samples, witch differed significantly from negative control in its protective activity; however it was not more effective than TBHQ, used as positive control. In this study, the differences between the methods were noticeable, but it was also showed that the thermal treatment of the roasting was able to modify the antioxidant capacity of phenolic compounds in macadamia nuts.

The goals of this research project were the design and construction of a carbon nanotube (CNT) reactor based on the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) principle and the development of a method for directed assembly of CNTs by catalyst patterning. PECVD was selected as the growth method due to the requirement of a catalyst for the growth process, thereby facilitating directed assembly and controlled diameter CNT growth at well-defined locations. The reactor was built in accord with horizontal flow design using standard ultra high vacuum components. The controllable parameters of the reactor include sample temperature, DC plasma intensity, chamber pressure, gas flow ratios, and total gas flow. The most favorable parameters for growing CNTs of well defined length, diameter, and separation were obtained by initially using parameter values obtained from literature, then optimized by changing a parameter and noting the effect on CNT growth. Catalyst patterns for the directed assembly of CNTs were prepared by electron-beam lithography (EBL). Experiments were performed that demonstrated the feasibility of using lithographic methods to achieve directed assembly of carbon nanotubes for the manufacture of CNT devices. Experiments focusing on growth interruption and regrowth of CNTs were conducted to investigate methods of introducing tailored branching points into carbon nanotubes during the growth process. These experiments clearly demonstrate that growth interruption increases the occurrence of CNT branching. An analysis of the relationships between CNT diameter, branching points, and the number of growth steps was conducted.

Tesis por compendio / Thermal treatments are used to extend the shelf life of food. However, these methods, which use high temperatures, may alter the sensory and nutritional properties of food. Therefore, along with the demand of consumers of fresh and natural foods, there is an increasing interest in non-thermal preservation techniques. The aim of these new technologies is to ensure the preservation of food while maintaining its nutritional value and organoleptic properties. An example of these methods is given by the use of supercritical CO2 (SC-CO2). Different authors have reported the inactivation of enzymes and microorganisms as a result of SC-CO2. Moreover, this technique minimally alters the sensory and nutritional properties of foods. On the other hand, the use of supercritical fluids assisted with high power ultrasound (HPU) allows vigorous agitation and a rapid dissolution of CO2 into the medium. Consequently, the rate of the inactivation mechanisms associated with supercritical CO2 also increases. This technology has been mainly developed in a discontinuous system presenting important reductions on the time of microbial inactivation compared to using only supercritical fluids. However, the food industry requires continuous systems to process large quantities of product. In this context, the main purpose of the present Doctoral Thesis was to develop and apply a continuous system for the inactivation of microorganisms using supercritical fluids assisted with high power ultrasound (SC-CO2-HPU). Both, the microbial inactivation capacity of the technique and the effect of treatments on food quality were assessed. The first stage of the project consisted on the retrofitting of a system for the inactivation of microorganisms that combines the use of supercritical fluids (SC-CO2) and ultrasound to convert its discontinuous (or batch) operation system into a continuous system. The second stage of the project consisted on the analysis of the effect of the pressure, temperature and residence time on the inactivation of S. cerevisiae inoculated in commercial apple juice treated in the SC-CO2-HPU system developed as described previously. The juice inoculated was processed using the continuous SC-CO2 equipment. Treatments were carried out with and without HPU, to evaluate the effect of HPU treatment on the quality parameters of the juice. The conditions used for the residence time, the temperature and the pressure were 3.06-9.2 min, 31-41°C, and 100-300 bars, respectively. The inactivation ratios were fitted to a hybrid model to study the effect of process variables. In the third stage, the orange juice was treated in the continuous SC-CO2-HPU equipment, to verify the viability of its use as a method for its preservation and the possible reduction of the disadvantages attributed to thermal pasteurization. The conditions used for the residence time, the temperature and the pressure were 3.06 min, 31, 36 and 41 °C and 100 bar, respectively. The juice was also subjected to pasteurization to compare the effect between treatments. The fourth stage consisted on the evaluation of the effect of residence time (3.06-4.6 min) at 100 bars and 31°C on the quality and the microbiota of pineapple juice treated in the continuous SC-CO2-HPU equipment. Also, the degradation of Vitamin C and the evolution of the microbiota of fresh and processed pineapple juice during storage at 4 °C were analyzed. It can be concluded that the technique developed in the present Thesis has a great potential as a preservation method. Continuous SC-CO2-HPU treatment involves mild processing conditions and reasonable processing times for the food industry, which would result in a limited impact on the nutritional and organoleptic properties of the treated products. / Para prolongar la vida útil de los alimentos se utilizan diferentes técnicas de conservación, siendo tradicionalmente los tratamientos térmicos los más empleados. Sin embargo, estas técnicas que emplean altas temperaturas, alteran las propiedades sensoriales y nutricionales del alimento. Por ello, y junto a la demanda de los consumidores de alimentos frescos y naturales, existe un creciente interés por las técnicas de conservación no térmicas. El objetivo de estas nuevas tecnologías es asegurar la conservación de alimentos, manteniendo su valor nutricional y propiedades organolépticas. El uso de CO2 en estado supercrítico (SC-CO2) es una de estas tecnologías. El SC-CO2 ha sido reseñado por diferentes autores en la inactivación de enzimas y microorganismos, alterando mínimamente las propiedades sensoriales y nutricionales de los alimentos. Por otra parte, el uso de fluidos supercríticos asistidos con ultrasonidos de potencia (HPU) permite una vigorosa agitación del medio, una rápida disolución del CO2 en el medio y por tanto un aumento en la velocidad de los mecanismos de inactivación asociados al CO2 supercrítico. Dicha tecnología ha sido desarrollada en un sistema en discontinuo, presentando importantes reducciones en el tiempo de inactivación microbiana, comparado con el uso solo de fluidos supercríticos. Sin embargo, en la industria alimentaria se precisa de sistemas en continuo que permitan procesar grandes cantidades de producto. En este contexto, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue desarrollar y aplicar un sistema de inactivación de microorganismos en continuo, empleando fluidos supercríticos asistidos con ultrasonidos de potencia (SC-CO2-HPU). La primera etapa del proyecto consistió en la adaptación del sistema de inactivación de microorganismos mediante fluidos supercríticos (SC-CO2) y ultrasonidos (HPU) para convertir su funcionamiento de discontinuo a continuo. La segunda etapa consistió en analizar el efecto de la presión, temperatura y tiempo de residencia sobre la inactivación de S. cerevisiae inoculado en zumo de manzana comercial, mediante el sistema desarrollado de SC-CO2-HPU en continuo . Para ello el zumo inoculado fue tratado en el equipo de SC-CO2 en continúo, con y sin HPU, para evaluar el efecto de los HPU. Las condiciones empleadas fueron: tiempos de residencia de zumo (3.06-9.2 min), temperaturas (31-41ºC) y presiones (100-300 bares). Las relaciones de inactivación se ajustaron a un modelo híbrido para estudiar el efecto de las variables del proceso. En la tercera etapa se procesó zumo de naranja en el equipo de SC-CO2-HPU en continuo, con el fin de comprobar la viabilidad de su uso como método de conservación, evaluando la posible reducción de los inconvenientes atribuidos a la pasteurización térmica. Las condiciones de proceso empleadas fueron: presión (100 bar), temperatura (31, 36 y 41 °C) y tiempo de residencia (3.06 min). El zumo también fue sometido a pasteurización a efectos de comparación entre tratamientos. La cuarta etapa consistió en evaluar el efecto del tiempo de residencia (3.06-4.6 min) a 100 bares y 31ºC sobre las variables de calidad y microbiota de zumo de piña tratado en el equipo de SC-CO2-HPU en continuo, además de analizar la degradación de Vitamina C y la evolución de la microbiota de zumo de piña fresco y tratado durante el almacenamiento a 4 °C. Se puede concluir que la técnica desarrollada presenta un gran potencial como método de conservación, ya que emplea condiciones de tratamiento moderadas y tiempos de proceso razonables para la industria alimentaria, lo que resultaría en un impacto muy pequeño sobre las propiedades nutricionales y organolépticas de los productos tratados. / Per a perllongar la vida útil dels aliments s'utilitzen diferents tècniques de conservació, sent tradicionalment els tractaments tèrmics els més emprats. No obstant açò, aquestes tècniques que empren altes temperatures, alteren les propietats sensorials i nutricionals de l'aliment. Per açò, i al costat de la demanda dels consumidors d'aliments frescos i naturals, existeix un creixent interès per les tècniques de conservació no tèrmiques. L'objectiu d'aquestes noves tecnologies és assegurar la conservació d'aliments, mantenint el seu valor nutricional i propietats organolèptiques. L'ús de CO2 en estat supercrític (SC-CO2) és una d'aquestes tecnologies. El SC-CO2 ha sigut ressenyat per diferents autors en la inactivació d'enzims i microorganismes, alterant mínimament les propietats sensorials i nutricionals dels aliments. D'altra banda, l'ús de fluids supercrítics assistits amb ultrasons de potència (HPU) permet una vigorosa agitació del medi, una ràpida dissolució del CO2 en el medi i per tant un augment en la velocitat dels mecanismes de inactivació associats al CO2 supercrític. Aquesta tecnologia ha sigut desenvolupada en un sistema en discontinu, presentant importants reduccions en el temps de inactivació microbiana, comparat amb l'ús sol de fluids supercrítics. No obstant açò, en la indústria alimentària es precisa de sistemes en continu que permeten processar grans quantitats de producte. En aquest context, l'objectiu principal de la present Tesi Doctoral va ser desenvolupar i aplicar un sistema d'inactivació de microorganismes en continu, emprant fluids supercrítics assistits amb ultrasons de potència(SC-CO2-HPU). S'avaluarà tant la capacitat d'inactivació microbiana de la tècnica com l'efecte dels tractaments sobre la qualitat dels aliments. La primera etapa del projecte va consistir en l'adaptació del sistema de inactivació de microorganismes mitjançant fluids supercrítics (SC-CO2) i ultrasons (HPU) per a convertir el seu funcionament de discontinu a continu. La segona etapa va consistir a analitzar l'efecte de la pressió, temperatura i temps de residència sobre la inactivació de S. cerevisiae inoculat en suc de poma comercial, mitjançant el sistema de SC-CO2-HPU en continu desenvolupat. Per a açò el suc va ser inoculat amb una concentració de cèl·lules i va ser tractat en l'equip de SC-CO2 en continu, amb i sense HPU, per a avaluar l'efecte dels HPU. Les condicions emprades van ser: temps de residència de suc (3.06-9.2 min), temperatures (31-41ºC) i pressions (100-300 bars). Les relacions d'inactivació es van ajustar a un model híbrid per a estudiar l'efecte de les variables del procés. En la tercera etapa es va treballar amb suc de taronja, el qual és un dels sucs processats més consumits a nivell mundial. No obstant açò, per a la seua conservació es requereix d'un tractament mitjançant calor, el qual provoca grans canvis organolèptics i nutricionals. En aquesta part del treball es va processar suc de taronja en l'equip de SC-CO2-HPU en continu, amb la finalitat de comprovar la viabilitat del seu ús com a mètode de conservació. Les condicions de procés emprades van ser: pressió (100 bar), temperatura (31, 36 i 41°C) i temps de residència (3.06 min). El suc també va ser sotmès a pasteurització a efectes de comparació entre tractaments. La quarta etapa va consistir a avaluar l'efecte del temps de residència (3.06-4.6 min) a 100 bars i 31ºC sobre les variables de qualitat i microbiota de suc de pinya tractat en l'equip de SC-CO2-HPU en continu, a més d'analitzar la degradació de Vitamina C i l'evolució de la microbiota de suc de pinya fresc i tractat durant l'emmagatzematge a 4°C. Es pot concloure que la tècnica desenvolupada presenta un gran potencial com a mètode de conservació, ja que empra condicions de tractament suaus i temps de procés raonables per a la indústria alimentària, la qual cosa resultaria en un impacte molt xicote / Paniagua Martínez, I. (2017). Desarrollo y aplicación de un sistema en continuo para la inactivación de microorganismos mediante fluidos supercríticos asistidos por ultrasonidos de potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86169 / Compendio

Orientador: Pilar Rodriguez de Massaguer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguesJunior_Salatir_D.pdf: 5567332 bytes, checksum: 70d0366fec71ac0d7df65013c7939248 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo verificar o efeito da tensão de cisalhamento sobre os parâmetros cinéticos de inativação térmica (valores D e z) de Bacillus atrophaeus (antigo B. subtilis ATCC 9372), em suspensão aquosa pH 6,87. A fim de atingir esse objetivo, foi construído um reator de cisalhamento, capaz de aplicar tensões de cisalhamento de até 9,82Pa em temperaturas de pasteurização (90,5 a 96,2ºC ± 0,5ºC). Foi aplicado um Delineamento Composto Central Rotacional, com duas variáveis independentes ¿ Tensão de cisalhamento e Temperatura ¿ e valor D como variável resposta. Foram executados 12 experimentos, e o modelo obtido foi ¿Log (D) = 11,30 ¿ 1,104x10-1 T(ºC) ¿ 1,153x10-2 s(Pa)¿, com R² = 0,97, sendo os termos lineares das variáveis significativos a p < 0,1. Também foram determinados os valores D e z de B. atrophaeus na faixa de temperatura de pasteurização (92~97ºC), pelo método tradicional em tubos TDT (batelada), e usando dados cinéticos adquiridos de uma planta piloto HTST Microthermics (contínuo), em condições de tensão de cisalhamento similares àquelas aplicadas no reator. A fim de avaliar o processamento térmico contínuo aplicado na unidade HTST, foi usada a metodologia de determinação de processo equivalente conhecida como Paired Equivalent Isothermal Exposures ¿ PEIE (Welt et al., 1997). Os valores de z obtidos foram: 11,8ºC ± 1,56ºC pelo método TDT e 6,35ºC ± 0,35ºC no reator de cisalhamento e na primeira seção de retenção da unidade piloto HTST. Diversos autores reportaram mudanças nos parâmetros cinéticos de microrganismos, ao realizar a sua determinação por métodos em batelada (tubos TDT, ou capilar) e em processos contínuos. À semelhança desses autores, foi verificado que os valores D de B. subtilis foram significativamente (p<0.05) inferiores em todos os processos em que foi aplicado cisalhamento. A razão entre os valores D experimentais obtidos no reator de cisalhamento e os valores obtidos pelo modelo estimado pelo método TDT foi calculada, e variou entre 57% e 75%, indicando redução significativa na resistência térmica do microrganismo. Existe, portanto, potencial de aplicação industrial imediata deste tipo de sistema, a fim de causar a redução da resistência de esporos suspensos em líquidos sob processamento térmico, e levando a processos térmicos mais brandos / Abstract: This research aimed to determine the effect of temperature, and shear stress, on Bacillus atrophaeus (former B. subtilis ATCC 9372) spores suspended in sterile distilled water, pH 6.9. To achieve such objective, a Shear Reactor was developed to be capable of applying 9.82Pa shear stress, under pasteurization conditions (90,5 a 96,2ºC ± 0,5ºC). A Central Composite Design of experiments was used and it was composed by two independent variables ¿ Shear stress and Temperature ¿ and one response ¿ the D-value. Twelve experiments were performed, and the model obtained was ¿Log (D) = 11,30 ¿ 1,104x10-1 T(ºC) ¿ 1,153x10-2 s(Pa)¿, with R² = 0,97, and the linear terms statistically significant (p < 0,1). The D and z-values of B. atrophaeus were determined in the pasteurization range of temperature (92~97ºC), using the classical TDT tube method (batch method), and using kinetic data acquired in a Microthermics HTST pilot plant (continuous method), under shear stress conditions similar to shear reactor. The continuous thermal process was evaluated through the Paired Equivalent Isothermal Exposures ¿ PEIE ¿ method (Welt et al., 1997). The z-values obtained were: 11,8 ± 1,56ºC (TDT-method), and 6,35 ± 0,35ºC (Shear reactor and first retention section of the HTST pilot plant). Several authors reported changes in the kinetic parameters of microorganisms, when determining it through batch or continuous methods. Just like them, in this research it was verified that the D-values under shear stress process were statistically lower (p<0.05) than those in batch method (no shear). The ratio between experimental D values obtained in the shear reactor and those obtained from the TDT model was calculated and ranged between 57% and 75%, indicating a significant reduction of the microorganism¿s thermal resistance. Hence there is an immediate potential for industrial application of this kind of process since it causes the reduction of the resistance of spores in fluids under thermal process allowing for less aggressive thermal process / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Marcelo Cristianini / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:29:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tribst_AllineArtigianiLima_D.pdf: 1785489 bytes, checksum: 6848066190ebdb2206bd7329e40f6f35 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A homogeneização à alta pressão (HAP) é uma operação unitária capaz de alterar a conformação e, consequentemente a funcionalidade de polissacarídeos,proteínas e enzimas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da HAP na atividade e estabilidade de cinco enzimas comerciais com aplicação na indústria de alimentos (x-amilase de Aspergillus niger, protease neutra de Bacillus subtilis, b-galactosidase de Kluyveromyces lactis, amiloglicosidase de A. niger e glicose oxidase de A. niger). Para cada enzima, a atividade foi avaliada antes e após a HAP (até 200 MPa) em diferentes temperaturas e pH. Além disso, a reversibilidade dos efeitos do processo foi determinada indiretamente através da medida de atividade da enzima após um período de repouso. Os resultados de x-amilase demonstraram que a enzima é altamente estável ao processo de HAP (em pressões de até 150 MPa), independentemente do pH e temperatura de processo e da ausência de cálcio no tampão de diluição da enzima. Os resultados da b-galactosidase, por outro lado, mostraram que a enzima é pouco estável, apresentando redução da atividade (~30%) após HAP a 150 MPa quando processadas em pH não ótimo para atividade da enzima. Os resultados obtidos para a protease neutra, amiloglicosidase e glicose oxidase indicaram que o efeito da HAP foi dependente dos parâmetros utilizados no processo (pH, temperatura e pressão de homogeneização) e das condições utilizadas na medida de atividade (pH, temperatura e tempo de estocagem). Para estas três enzimas, significativos ganhos de atividade e/ou estabilidade foram observados para pelo menos uma das condições avaliadas, sendo que os mais importantes foram: (i) redução da temperatura ótima de atividade da protease neutra de 55 para 20ºC após HAP a 200 MPa, (ii) aumento da atividade da glicose-oxidase à 75ºC após HAP a 150 MPa, (iii) aumento da atividade residual entre 100 e 400% após armazenamento refrigerado de glicose-oxidase homogeneizada em diferentes pressões, (iv) aumento da atividade de amiloglicosidase à 80ºC após a HAP a 100 MPa. A reversibilidade das alterações observadas foi inferida pela avaliação da atividade da enzima após um período de repouso, sendo as alterações determinadas como reversíveis (protease neutra, glicose-oxidase, amiloglicosidase) ou irreversíveis (protease neutra, glicose-oxidase, b-galactosidase) em função dos parâmetros de processo. O efeito de processamentos sequenciais sobre a glicose oxidase, a protease e a amiloglicosidase também foi avaliado e os resultados demonstraram que, para a maioria das condições estudadas, a atividade da enzima se manteve igual à obtida após o primeiro ciclo de homogeneização ou apresentou uma redução. Uma exceção foram os resultados da glicose oxidase homogeneizada a 150 MPa por 3 vezes, que apresentou aumento de atividade de aproximadamente 150% em relação à enzima nativa. A partir dos resultados, conclui-se que o efeito da HAP é diferente para cada enzima e que as maiores alterações ocorrem em condições de atividade não ótima e para enzimas de estruturas mais complexas, como é o caso da glicose oxidase. Os resultados obtidos apresentam aplicação direta, para modificação e melhoria do desempenho de enzimas comerciais, e preenchem uma lacuna científica importante sobre o conhecimento dos efeitos do processo de HAP em enzimas / Abstract: High pressure homogenization (HPH) is a unitary operation capable to alter the conformation and, consequently, the functionality of polyssacharides, proteins and enzymes. This work aimed to study the HPH effects on activity and stability of five commercial enzymes intensively applied in food industry (x-amylase from Aspergillus niger, b-galactosidase from Kluyveromyces lactis, neutral protease from Bacillus subtilis, amyloglucosidase from A. niger and glucose-oxidase from A. niger). The activity of each enzyme was studied before and after HPH process (up to 200 MPa) at different temperatures and pH. Moreover, the process reversibility was indirectly determined by the activity measured after a rest period under refrigeration (8ºC).The results revealed that x-amylase was highly stable to HPH up to 150 MPa,independent on the pH or temperature used in the HPH process or the presence of calcium in buffer. On the other hand, the results of b-galactosidase indicated that enzyme was partially inactivated (~ 30%) after homogenization at 150 MPa when processed at non optimum pH. The HPH effects on neutral protease, amyloglucosidase (AMG) and glucose oxidase (GO) were dependent on the process parameters (pH, temperature and homogenization conditions) and the activity measurement conditions (pH, temperature and storage time). For these enzymes, it was observed activity and/or stability improvement after some process. The main improvements were: (i) change of the optimum temperature of neutral protease from 55 to 20ºC after HPH at 200 MPa, (ii) improvement of GO activity at 75ºC after HPH at 150 MPa, (iii) enzyme activity improvement between 100 and 400% after GO refrigerated storage, (iv) improvement on amyloglucosidase activity at 80ºC after HPH at 100 MPa. The reversibility of the HPH effects was evaluated after a rest period.The reversibility was dependent on the process parameters; but, in general, neutral protease, GO and AMG were reversible, while the results of neutral protease, GO and b-galactosidase were irreversible. The effects of sequential homogenization processes (sequential passes) on GO, AMG and neutral protease were evaluated and the results showed that the enzyme activity remained equal or reduced after 2 or 3 cycles of homogenization. An exception was the result obtained for GO homogenized at 150 MPa, which showed an activity improvement of 150% after three passes. The results evaluation of this research showed that HPH effects on enzymes were different for each enzyme. The main alterations occured at non optimum condition of enzyme activity and for enzymes with complex structure as the GO. The obtained results can be directly applied for improvement of enzyme industrial production. Also, the results enriched the scientific knowledge about the HPH effects on enzymes / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutora em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T10:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MiguelMeirellesde_M.pdf: 1688064 bytes, checksum: 7da6b05069a8467a053c06082ae009f5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Leites fermentados probióticos são considerados alimentos funcionais, devendo conferir proteção às culturas. A alta pressão dinâmica (APD) vem sendo investigada como alternativa na produção de leite fermentado, pois altera a funcionalidade de alguns constituintes. Este trabalho objetivou avaliar o uso de leite submetido à APD na cinética de fermentação de S. thermophilus e L. acidophilus, bem como a viabilidade das culturas, as características físico-químicas e reológicas durante a estocagem refrigerada do leite fermentado probiótico.Leite (3% de gordura) foi submetido ao processo de APD (100MPa e 200MPa) e comparados com controle (15/5MPa), e avaliada a cinética de fermentação (pH), atividade proteolítica e a viabilidade durante a fermentação do L. acidophilus (Cap.2). Outro experimento foi realizado com leite (2% de gordura) submetido à APD (50/5MPa, 100/5MPa, 150/5MPa e 180/5MPa) e comparado com o controle (15/5MPa), no qual foi avaliada a cinética de fermentação de S. thermophilus em co-cultura com L. acidophilus (Cap.3), bem como o comportamento reológico (Cap.3) e as características físico-químicas (Cap.4) do leite fermentado probiótico durante a estocagem refrigerada. A cinética de fermentação de Lactobacillus acidophilus foi alterada pela APD (100MPa e 200MPa) em comparação com o controle (15/5MPa), aumentando consideravelmente o tempo de fermentação com o aumento da pressão, sendo que após 24 horas de fermentação as amostras apresentaram valores de pH 4,49 (15/5MPa), pH 4,72 (100MPa) e 4,93 (200MPa). A atividade proteolítica foi alterada, sendo que pressões elevadas reduziram a atividade, atingindo no final da fermentação uma redução de 21,39% (100MPa) e 35,89% (200MPa), quando comparadas com o controle. Além disso, as amostras submetidas à APD apresentaram menor número de células viáveis de L. acidophilus no fim da fermentação em relação ao controle (0,28 ciclos log) (p<0,05). A cinética de fermentação do Streptococcus thermophilus e Lactobacillus acidophilus não foi alterada pela APD. O comportamento reológico durante a fermentação de leite processado à 100/5MPa e 180/5MPa apresentou correlação positiva entre a pressão usada com a consistência do leite fermentado, gerando um produto com maior consistência. Além disso, o processo de APD aumentou a capacidade de retenção de água (CRA) em 9,15% e reduziu a sinérese espontânea do produto em 31%, entre o controle e a amostras processada a 180/5MPa. A viabilidade do S. thermophilus não foi (p<0,05) influenciada pela APD (50/5MPa, 100/5MPa, 50/5MPa e 180/5MPa) em comparação com a homogeneização convencional (15/5MPa) durante a estocagem refrigerada, reduzindo a contagem em aproximadamente 0,2 ciclos log em todos os tratamentos estudados. A viabilidade do L. acidophilus foi maior na amostra processada a 180/5MPa a partir do 14° dia, em comparação ao controle (15/5MPa). O pH apresentou uma pequena redução (p<0,05) somente na amostra processada a 180/5MPa no ultimo dia. A atividade proteolítica das culturas não foi influenciada pela ADP. Os resultados demonstraram que a APD pode melhorar a textura de leite fermentado, aumentar a capacidade de retenção de água, reduzir a sinérese e alterar a cinética de fermentação, dependendo da cultura utilizada. No entanto, a viabilidade das culturas, a redução do pH e a atividade proteolítica não sofreram alterações expressivas pela APD, apesar de apresentar diferenças significativas / Abstract: Probiotics fermented milk are considered functional food, should provide protection to cultures. Dynamic high pressure (DHP) is being investigated as an alternative in the production of fermented milk, because changing the functionality of some constituents. This study evaluated the use of milk submitted to DHP in fermentation kinetics of S. thermophilus and L. acidophilus, as well as the viability of the cultures, the physico-chemical and rheological during refrigerated storage of fermented milk probiotic. Milk (3% fat) was subjected to the process of DHP (100MPa and 200MPa) and compared with control (15/5MPa), and evaluated the kinetics of fermentation (pH), proteolytic activity and viability during fermentation of L. acidophilus (Cap.2). Another experiment was performed with milk (2% fat) subject to DHP (50/5MPa, 100/5MPa, and 150/5MPa 180/5MPa) and compared with the control (15/5MPa), in which was evaluated the kinetics fermentation of S. thermophilus in co-cultured with L. acidophilus (Cap.3), and rheological behavior (Cap.3) and the physico-chemical (Cap.4) of probiotic fermented milk during refrigerated storage. The fermentation kinetics of Lactobacillus acidophilus was modified by DHP (100MPa and 200MPa), comparated to control (15/5 MPa) considerably increasing the fermentation time the higher the pressure used, and that after 24 hours of fermentation samples showed pH 4.49 (15/5MPa), pH 4.72 (100MPa) 4.93 (200MPa). The proteolytic activity was changed, with elevated pressures reducing proteolytic activity at the end of the fermentation, reaching a reduction of 21.39% (100MPa) and 35.89% (200MPa) compared with the control. In addition, the samples submitted to APD had lower number of viable probiotics in the end of fermentation compared to control (0,28 log cycles) (p<0.05). The fermentation kinetics of Streptococcus thermophilus and Lactobacillus acidophilus was not altered by DHP. The rheological behavior during fermentation in milk processed by DHP (100/5 MPa and 180/5 MPa) demonstrated a positive correlation between the pressure and consistency of the fermented milk. Moreover, the process of DHP favored water-holding capacity (WHC) in 10.13% and reduced syneresis spontaneous in 31% between the control and 180/5 MPa. The viability of S. thermophilus was not influenced by DHP (50/5MPa, 100/5MPa, 150/5MPa and 180/5MPa), comparated to conventional homogenization (15/5 MPa) during refrigerated storage, reducing the count in approximately 0.2 log cycles in all treatments. The viability of L. acidophilus was higher in the processed sample 180/5MPa from day 14, compared to the control (15/5 MPa). The pH showed a small reduction in sample subject to 180/5 MPa at the final day of storage. The proteolytic activity of the culture was not influenced by DHP. The results showed that the DHP may improve the texture of fermented milk, increase water-holding capacity, reduce syneresis and alter the kinetics of the fermentation. However, viability of cultures, the decrease in pH and proteolytic activity did not change by DHP, despite showing significant differences / Mestrado / Tecnologia de Alimentos / Mestre em Tecnologia de Alimentos

La fabrication du pare-brise automobile est réalisée par un procédé de thermoformage dans un four tunnel où des feuilles de verre subissent un chauffage différentiel par rayonnement par des centaines d'éléments chauffants électriques contrôlés individuellement. Ces travaux ont pour objectif final de répondre à une problématique industrielle formulée en tant que problème d'optimisation. Elle consiste à aider le conducteur du four à retrouver la cartographie de puissance qui permet d'obtenir le champ de température nécessaire à la surface du verre afin d'aboutir à une forme souhaitée. Pour y parvenir, un modèle du four basé sur la méthode de réseau de composants est utilisé afin de simuler le cycle de chauffage. Dans un premier temps, la précision de la température calculée est améliorée par identification paramétrique en se référant à des données de mesures effectuées in situ. Une étude de sensibilité locale et globale a été réalisée au préalable. Par la suite, dans le but d'accélérer ces calculs, une méthode d'optimisation originale est proposée. Elle consiste à combiner la méthode métaheuristique du Recuit Simulé et l'Algorithme de Re-revêtement pour identifier l'émissivité multi-bande des matériaux. Après avoir effectué une validation sur un modèle simplifié 3D de four radiatif de traitement de matériaux, la méthode originale est appliquée pour le modèle du four réel. Outre l'amélioration de la précision des résultats de la simulation, la nouvelle démarche réduit considérablement le temps de calcul. Dans la deuxième partie du travail, plusieurs méthodes métaheuristiques, telles que l'Algorithme Génétique, le Recuit Simulé, la Recherche Tabou ainsi que leur hybridation sont expérimentées pour un modèle simplifié d'une enceinte radiative. Les résultats montrent que la combinaison de l'Algorithme Génétique et du Recuit Simulé a permis d'accélérer la convergence pour atteindre les champs de températures souhaités sur la surface du produit. Cette méthode est par la suite appliquée avec succès pour inverser le modèle du four afin de retrouver les paramètres de commande du four. / The manufacturing of automobile windshield is produced by a thermoforming process in a tunnel furnace where glass undergoes differential heating radiation by hundreds of electrical heating elements individually controlled. The final purpose of this work is to answer a real industrial problem, which is formulated as an optimization problem. It aims at assisting the furnace driver to find the setting that allows obtaining the required temperature distribution on the glass design in order to achieve the desired shape. Based on the method of network components, a model of the furnace is used to simulate the heating cycle. As a first step of this work, the accuracy of the temperature calculated is improved by parametric identification by referring to the data of measurements taken in situ. A local and global sensitivity analysis was performed beforehand. Thereafter, in order to accelerate these calculations, an original and optimization method is proposed. It consists in combining the Simulated Annealing metaheuristic method and the Replating Algorithm to identify multi-band emissivity. First, the original method validation is performed on a simplified 3D model of radiative enclosure, and then applied to the real furnace model. The new approach significantly reduces the computation time while improving the accuracy of the simulation results. In the second part of this work, several metaheuristic methods, such as Genetic Algorithm, Simulated Annealing, Tabu Search, and their hybridization are tested on a simplified model of a radiative enclosure. Results show that the combination of Genetic Algorithm and Simulated Annealing has accelerated the convergence to achieve the desired temperature fields on the product surface. This new method is successfully applied to the real furnace model to find the optimal control parameters.

Orientadores: Marcelo Cristianini, Pedro Esteves Duarte Augusto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_ThiagoSoares_M.pdf: 1645658 bytes, checksum: 5cef9e21cdc929b63d32c29376a6edbc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Brasil é o maior produtor mundial de laranja, sendo que a maior parte desta produção é destinada a fabricação do suco concentrado congelado (Frozen concentrated Orange Juice - FCOJ). Devido ao seu grande volume de exportação e sua alta consistência (viscosidade aparente), o conhecimento de suas propriedades reológicas se torna necessária para um melhor dimensionamento de equipamentos e processos. Na homogeneização a alta pressão (HAP), uma tecnologia de processamento não térmica, o produto é pressurizado e forçado a passar por um pequeno orifício aumentando drasticamente sua velocidade, fazendo a pressão diminuir para a atmosférica, causando forte cisalhamento e cavitação. Estes fenômenos causam alteração na estrutura de células e biopolímeros, impactando no tamanho das partículas e na maneira como se interagem, alterando assim, as características reológicas do produto. O presente trabalho se baseou na utilização desta tecnologia em FCOJ visando diminuição da sua consistência, e alteração de demais comportamentos reológicos, para gerar uma economia de energia em diversas operações unitárias como bombeamento, congelamento, transporte e estocagem. Reduções mesmo que pequenas na consistência possibilitam grande economia de energia devido aos grandes volumes de suco processado no Brasil. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da alta pressão de homogeneização (HAP) no comportamento reológico em estado estacionário (independente e dependente do tempo). Foram avaliados também, a energia de ativação de Arrhenius, comportamento reológico dinâmico (viscoelasticidade), distribuição de tamanho de partículas, microestrutura e cor do suco concentrado, bem como a estabilidade à sedimentação, turbidez e cor do produto reconstituído. Também foi verificada a influência do numero de ciclos de homogeneização nos comportamentos reológicos (estado estacionário) e tamanho de partícula do suco de laranja concentrado. A consistência do FCOJ foi reduzida com o aumento de pressão no processamento de HAP. Para processos a 150 MPa a viscosidade aparente reduziu para cerca de metade do valor original, a tixotropia e viscoelasticidade também tiveram suas magnitudes reduzidas. A energia de ativação de Arrhenius teve seu valor aumentado com a utilização de HAP, indicando que pequenas variações de temperatura acarretam em variações significativas nos valores de consistência. O tamanho de partículas foi reduzido, bem como no perfil de distribuição das mesmas. Houve um aumento na proporção total de partículas pequenas em relação às partículas maiores. Estas mudanças foram possíveis de perceber pela microestrutura observada com microscópio óptico. As cores dos produtos concentrado ou diluído não apresentaram alterações devido à pressão. A HAP não praticamente não reduziu a viscosidade do suco diludo (RTD). Nenhum dos parâmetros estudados apresentou mudanças devido ao tempo de estocagem. O comportamento da sedimentação de polpa também não sofreu alterações com a HAP. Os múltiplos ciclos de HAP a baixas pressões apresentaram ser uma alternativa ao ciclo único com pressão elevada / Abstract: Brazil is the world's largest orange producer, most of the production being intended for the manufacture of frozen concentrated orange juice (FCOJ). Due to the large export volume and high consistency (apparent viscosity) of FCOJ, knowledge of its rheological properties becomes necessary for a better design of the equipments and processes. In high-pressure homogenization (HAP), a non-thermal processing technology, the product is pressurized and forced through a small gap that dramatically increases its speed, followed by a sudden drop to atmospheric pressure, causing high shear stress and cavitation. These phenomena are able to change the structure of cells and biopolymers, impacting on the particle size and the way they interact, thus changing the rheological characteristics. In the present study this technology was used aiming at decreasing the consistency and other rheological properties. Even small reductions in viscosity can result in great energy savings in various unit operations, such as pumping, given the large volume of juice processed in Brazil. The objective of this work was to evaluate the influence of high pressure homogenization on the rheological steady-state behaviour (time independent and time dependent properties), Arhenius activation energy, dynamic rheological behaviour (viscoelasticity), particle size distribution, microstructure and colour of FCOJ, as well as the pulp sedimentation stability of the reconstituted product, the turbidity and colour were also evaluated. The influence of the number of HPH cycles, on rheological behaviour (steady-state) e on particle size distribution of FCOJ was also verified. HPH decreased the consistency of FCOJ as the pressure increased from 0 to 150MPa. At 150MPa the apparent viscosity was decreased to approximately half its original value. The thixotropy and viscoelasticity of the concentrated juice were also reduced during HPH, and the value of the Arhenius activation energy had its value increased, indicating that a minor change in temperature produces a significant change in consistency. The particle size was reduced, and the particle distribution changed, showing a higher ratio of small particles over larger ones. These changes could be observed from the microstructure. The FCOJ or diluted product showed no difference in colour, neither due to affect by the homogenization nor for the storage time. HPH slighty decreased the viscosity of the RTD-juice. None of the above mentioned parameters changed during the storage time. The pulp sedimentation behaviour was not affected by HPH. Multiple HPH cycles at lower pressures are an alternative to a single HPH at higher pressure / Mestrado / Tecnologia de Alimentos / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Low cost, rapid and high thermal by IR heating, rapid cooling and high efficiency, there are RTP (Rapid Thermal Processing) properties. We can use RTP for annealing, diffusion, contacting, oxidation and others. Rapid temperature change and IR heating can be followed positive effects in the silicon substrate. This paper is focused on annealing by RTP. Wafers were p-type monocrystalline CZ silicon with different bulk minority carrier lifetime. Minority carrier lifetime was measured by MW-PCD (Microwave Photoconductance Decay) before and after thermal processing.

This thesis is focus on thermal analysis of aircraft electronic devices and their cooling possibilities. The two analytic methods of thermal analysis are applied on two particular technical objects. The laboratory experiment of non-contact temperature measurement method is applied on real unit. The results of simulation are compared with results of experiment.