SUCUPIRA, Natalia Rocha. Efeito do processo UHT (Ultra High Temperature) nas características químicas, enzimáticas e sensoriais de água de coco (Cocus nucifera l.). 2016. 150 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-01-12T19:43:44Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_nrsucupira.pdf: 5017770 bytes, checksum: 143d330e3662de79a15b3f74734cfb97 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-01-19T12:03:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_nrsucupira.pdf: 5017770 bytes, checksum: 143d330e3662de79a15b3f74734cfb97 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-19T12:03:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_nrsucupira.pdf: 5017770 bytes, checksum: 143d330e3662de79a15b3f74734cfb97 (MD5) Previous issue date: 2016 / The objective of this research was to study the UHT sterilization conditions of the green coconut water, avoiding the color, physical-chemical and taste changes. The work was organized into five chapters, developed in order to achieve the stipulated goals. In chapter 1 were conducted four experiments; the first was to evaluate four different binomials time X temperature (subprocessing and processing) and check the enzymatic activity and the color changes in coconut water. The second experiment aimed to analyze the use of antioxidant additives (ascorbic acid and sodium metabisulfite) in the physico-chemical enzymatic and color characteristics of coconut water. The third experiment was to investigate the change of color and the enzymatic regeneration in processing conditions and subprocessamento over 28 days storage (28°C ± 2°C). The fourth experiment evaluated the coconut water through the analysis of the global acceptance and survey descriptors. In chapter two it is used a rotational central composite design (CCRD) 23 in order to choose UHT sterilization condition with reduced enzyme activity and color change, associated with the use of sulphite. The purpose of said section was to evaluate the effect of sterilization parameters quality of coconut water after 24 hours and after 45 days storage at room temperature (28°C ± 2°C). Chapter three aimed to evaluate the physical- chemical, enzymatic and color stability of coconut water submitted to UHT sterilization (136°C/8s) in the absence and presence of 20 mg. L-1 of sulfite, during 180 days and to perform sensory analysis and commercial sterility test. With respect to chapter four, the purpose was to perform a quantitative evaluation of the primary metabolites of coconut water sterilized by UHT in the presence or absence of additive sulfite, using NMR (Nuclear Magnetic Resonance) and chemometrics. Chapter five aimed to develop blends composed of coconut water and tropical fruit pulps and assess the impact of thermal processing (pasteurization and UHT sterilization) on the functional components and the bioaccessible content after simulated digestion in vitro. As regards the conclusions of each chapter can be seen that in chapter one, the rose coconut water in subprocessing condition does not correlate with the activity of enzymes PPO and POD, polyphenol oxidase and peroxidase, respectively; the use of ascorbic acid has a yellowish coconut water, and adopted the use of sulfite in the following chapters; there was no enzymatic reactivate during 28 days of observation, in which it was in the appearance of pink in subprocessing treatments. There was no significant difference between treatments for global acceptance of sterile coconut water. About chapter two, after 45 days the color coordinate b * was positively correlated with temperature, with a tendency to yellow. There was no optimization of the sterilization process, however, the most suitable condition is the center point (135° C/9s), associated with the use of sulphite in concentrations above 20 mg. L-1. For chapter three, it was found that the coconut water sterilized by UHT showed physico-chemical and enzymatic stability. The color coordinate a * decreased and the turbidity increased over time of 180 days. As for the sensory analysis did not reveal any statistical difference between the sterilization treatment with sulphite and without sulfite. For the commercial sterility analysis, there was growth in a mesophilic treatments. Regarding the chapter four, it is concluded that the temperature was the parameter most affected the concentrations of major compounds of coconut water: glucose, sucrose, fructose, malic acid and ethanol. It was also found that lower temperatures (110°C) associated with the use of the sulfite antioxidant additive contributing to the maintenance of these compounds. As for the chapter five, it is concluded that all treatments showed statistically significant differences between the native sample and after simulating the gastrointestinal digestion in vitro, in which only about 10% to 20% of the content of functional compounds became bioaccessible. The UHT sterilized blend exhibited higher mean values bioaccessible fraction when compared to the pasteurized blend, suggesting that the sterilization condition may be advantageous with regard to total antioxidant content which became bioaccessible following gastrointestinal digestion. The results of this study indicate that the use of UHT technology associated with sulphite use was useful in the preservation of green coconut water and minimised the browning reactions, as well as revealing positive sensory acceptance. / O objetivo desta pesquisa foi estudar as condições de esterilização UHT da água de coco verde, evitando as alterações de cor, físico-químicas e de sabor. O trabalho foi organizado em cinco capítulos, desenvolvidos a fim de atingir os objetivos estipulados. No capítulo 1 foram realizados quatro experimentos; o primeiro teve como finalidade avaliar quatro diferentes binômios tempo X Temperatura (subprocessamento e processamento) e verificar a atividade enzimática e as mudanças de cor na água de coco. O segundo experimento objetivou analisar o uso de aditivo antioxidantes (ácido ascórbico e metabissulfito de sódio) nas características físico-quimicas, enzimáticas e de cor da água de coco. O experimento três objetivou investigar a mudança de cor e a regeneração enzimática nas condições de processamento e subprocessamento ao longo de 28 dias de armazenamento (28°C±2°C). O experimento quatro avaliou sensorialmente a água de coco através de análise de aceitação global e levantamento de descritores. No capítulo dois foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 23 com a finalidade de escolher a condição de esterilização UHT com menor atividade enzimática e alteração de cor, associada ao uso do sulfito. O objetivo do referido capítulo foi avaliar o efeito dos parâmetros de esterilização na qualidade da água de coco após 24 horas e após 45 dias de armazenamento a temperaura ambiente (28°C±2°C). O capítulo três objetivou avaliar a estabilidade físico-química, enzimática e de cor da água de coco submetida a esterilização UHT (136°C/8s), na ausência e presença de 20 mg.L-1 de sulfito, durante 180 dias, bem com o realizar análise sensorial e teste de esterilidade comercial. Com relação ao capítulo quatro, a finalidade foi realizar a avaliação quantitativa dos compostos metabólitos primários da água de coco esterilizada por UHT, na presença ou ausência do aditivo sulfito, utilizando RMN (Ressonância Magnética Nuclear) e quimiometria. O capítulo cinco teve como objetivo desenvolver blends compostos por água de coco e polpas de frutos tropicais e avaliar o impacto do processamento térmico (pasteurização e esterilização UHT) sobre os componentes funcionais e sobre o conteúdo bioacessível após digestão simulada in vitro. No que se refere às conclusões de cada capítulo, pode- se observar que no capítulo um, a água de coco apresentou uma coloração rosada na condição de subprocessamento, não se correlacionando com a atividade das enzimas PPO e POD, polifenoloxidase e peroxidase, respectivamente; o uso de ácido ascórbico tornou a água de coco amarelada, sendo adotado o uso do sulfito nos capítulos seguintes; não houve regenaração enzimática no decorrer dos 28 dias de observação, nos quais verificou-se surgimento da cor rosa nos tratamentos de subprocessamento. Não foi observada diferença significativa entre os tratamentos para a aceitação global de água de coco esterilizada. Acerca do capítulo dois, após 45 dias a coordenada de cor b* se correlacionou positivamente com a temperatura, com tendência a cor amarela. Não houve otimização do processo de esterilização, todavia a condição mais indicada foi o ponto central (135°C/9s), associada ao uso do sulfito em concentrações superiores a 20 mg.L-1 Para o capítulo três, constatou-se que a água de coco esterilizada por UHT apresentou estabilidade físico-química e enzimática. A coordenada de cor a* decresceu e a turbidez aumentou ao longo do tempo de 180 dias. Quanto à análise sensorial, não foi verificada diferença estatística entre os tratamentos de esterilização com sulfito e sem sulfito. Para a análise de esterilidade comercial, houve crescimento de mesófilas em um dos tratamentos. Com relação ao capítulo quatro, conclui-se que a temperatura foi o parâmetro que mais afetou as concentrações dos compostos majoritários da água de coco: Glicose, sacarose, frutose, etanol e ácido málico. Constatou-se também que menores temperaturas (110°C) associadas ao uso do aditivo antioxidante sulfito contribuem para a manutenção destes compostos. Quanto ao capítulo cinco, conclui-se que todos os tratamentos exibiram diferenças estatísticas significativas entre a amostra nativa e após a simulação da digestão gastrointestinal in vitro, em que somente cerca de 10% a 20% do conteúdo de compostos funcionais tornou-se bioacessível. O blend esterilizado por UHT apresentou maiores valores médios de fração bioacessível quando comparado ao blend pasteurizado, sugerindo que a condição de esterilização pode ser vantajosa no que diz respeito ao conteúdo de atividade antioxidante total que se tornou bioacessível após a digestão gastrointestinal. Os resultados encontrados neste trabalho indicam que o uso da tecnologia UHT associada ao uso de sulfito foi útil na preservação da água de coco verde e minimizou as reações de escurecimento, além de revelar aceitação sensorial positiva.

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.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador: Pilar Rodriguez de Massaguer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NolascoJunior_Jonas_D.pdf: 1793020 bytes, checksum: 50a108545c351293fc67eba7a94f669d (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta pesquisa foi verificada a eficiência de tratamento térmico UHT para mostos a base de caldo de cana e melaço, otimizado para preservação máxima (> 98,7%) do conteúdo dos açúcares sacarose, glicose e frutose causando 3 reduções logarítmicas no micro-organismo alvo, os esporos de Geobacillus stearothermophilus ATCC 1518. Os mostos tratados termicamente tiveram suas características fermentativas avaliadas utilizando as linhagens industriais de leveduras LNF SA-1 e LNF BG-1, utilizadas na produção de bioetanol. A eficiência dos processos térmicos otimizados foi avaliada em unidade piloto de esterilização contínua Microthermics® com aquecimento indireto utilizando os binômios 125ºC/30s, 130ºC/11s, 130ºC/37s e 135ºC/5s, selecionados a partir de estudos cinéticos de destruição térmica dos esporos de G. stearothermophilus ATCC 1518 nas temperaturas 98º, 110ºC, 120ºC, 122,5ºC e 130ºC e dos açúcares sacarose, glicose, frutose e açúcares redutores totais, ART, nas temperaturas 110ºC, 120ºC, 130ºC e 140ºC, utilizando como meio mosto a 21,5ºBrix e pH 6. Os estudos cinéticos foram realizados em batelada com tubos TDT, 6 mm DI x 8 mm DE x 100 mm de comprimento. O protocolo de processo representado pelo binômio 135ºC/5s foi obtido por extrapolação. O processo térmico contínuo se mostrou mais eficiente que o processo predito através dos ensaios cinéticos em batelada. O número de reduções logarítmicas médio de 2,58 obtido experimentalmente, (nintegral-biológico), em cada um dos protocolos de processo utilizado, foi 7,35% maior que os valores calculados de 2,41, (nintegral-calculado), utilizando os perfis de temperatura obtidos em cada uma das secções da unidade piloto de esterilização, estimados com a velocidade média de escoamento. A preservação da sacarose foi maior que 99,20% enquanto que a preservação dos açúcares redutores totais foi superior a 99,52%. Nos dois processos térmicos com os binômios 130ºC/37s os valores de nintegral-biológico foram maiores que 5,87 e 7,47 e preservação dos açúcares mínima de 99.45%. Teoricamente qualquer dos protocolos de processos térmicos é capaz de causar 108 reduções logarítmicas nos Lactobacillus sp, contaminante comumente encontrados nos mostos durante fermentação. Com relação às características fermentativas dos mostos tratados termicamente, as velocidades específicas máximas de crescimento diminuíram com o aumento da temperatura de tratamento térmico dos mostos de 0,42 h-1 para 0,19 h-1 para LNF SA-1 e de 0,57 h-1 para 0,09 h-1 para LNF BG-1. Os tempos de adaptação obtidos para a linhagem LNF SA-1 variaram de 3,10 h a 4,97 h, mas, em mostos tratados na temperatura mais elevada de 135ºC por 5s, foi de 11,17 h. Para a linhagem LNF BG-1 os tempos de adaptação obtidos variaram de 5,92 h para 6,65 h para os binômios 125ºC/30s, 130ºC/11s e 130ºC/37s, mas no tratamento com o binômio 135ºC/5s foi obtido 10,88 h. A produtividade das leveduras ficou entre 0,24-0,34 g etanol/g de célula/h enquanto que o rendimento em etanol variou de 87,56% a 89,73%, valores dentro dos padrões industriais. Máximo rendimento foi obtido quando foi utilizado mosto tratado a 130ºC/37s em que foi obtido valor de nintegral-biológico maior que 5,87, indicando que os protocolos de tratamento térmicos podem ter exercido diferentes efeitos sobre a disponibilidade de macro e micro nutrientes essenciais para as leveduras / Abstract: In this research is verified the efficiency of a UHT heat treatment process for musts based on sugar cane juice and molasses optimized for maximum preservation of the content in the sugars sucrose, glucose and fructose, using as target the heat resistant spores of Geobacillus stearothermophilus ATCC 1518. Heat treated musts had their fermentative characteristics evaluated using the industrial yeast strains LNF SA-1 and LNF BG-1 for the production of bioethanol in Brazil. The efficiency of the thermal graphically optimized processes was assessed in continuous sterilization Microthermics® pilot plant with indirect heating following the binomials 125ºC/30s, 130ºC/11s, 130ºC/37s and 135ºC/5s, selected from thermal destruction kinetic studies of G. stearothermophilus spores at the temperatures 98ºC, 110ºC, 120ºC, 122.5ºC, 125ºC and 130ºC, and of the sugars sucrose, glucose, fructose and total reducing sugars, TRS, at the temperatures 110ºC, 120ºC, 130ºC and 140ºC, in must media, 21.5ºBrix and pH 6.4. Kinetic studies were carried out in batch, using TDT tubes 6 mm DI x 8 mm DE x 100 mm length. The process condition of the binomial 135ºC/5s was obtained by extrapolation. The continuous heat process was more efficient than the predicted from the batch kinetic tests. The mean number, 2.58, of integral log reduction experimentally obtained for the target microorganism, (nintegral-biological), was 7.35% higher than the mean number, 2.41, of integral calculated values, (nintegral-calculated), using the temperature profile estimated for each of section of the pilot unit with the mean flow velocity. It was found that sugar retention in the musts thermally processed was higher than 99.2% and 99.52% for sucrose and total reducing sugar, respectively. The two thermal processes that followed the binomial 130ºC/37s resulted in nintegral-biological greater than 5.87 and 7.47 with minimal preservation of sugars of 99.45%. Theoretically any of these processes is capable of causing 108 decimal reductions on Lactobacillus sp, typical contaminant found in musts and fermentation. Fermentation characteristics of heat-treated musts were assessed and the kinetic responses of the yeasts in terms of their maximum specific growth rates, in the heat treated musts, decreased with increase in heat treatment temperature of the musts from 0.42 h-1 to 0.19 h-1 for LNF SA-1 and from 0.57 h-1 to 0.09 h-1 for LNF BG-1. The adaptation times obtained for strain LNF SA-1 varied from 3.10 h to 4.97 h, but in musts treated with the highest temperature, 135ºC for 5s, the value was 11.17 h. For the strain LNF BG-1 the adaptation times varied from 5.92 h to 6.65 h, but in musts treated with the highest temperature, 135ºC for 5s, the value was 10.88 h. Cell productivity was in the range of 0.24-0.34 g ethanol/g of cell/h and the yield was in the range 87.56 - 89.73%. Maximum fermentation yield was obtained using musts treated with the binomial 130ºC/37s, for which integral biological n-values found was greater than 5.87, suggesting that the thermal treatment protocols may have exerted different effects on availability of macro and micro essential nutrients for yeasts / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Andre Luiz Jardini Munhoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:20:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bineli_AulusRobertoRomao_M.pdf: 24103427 bytes, checksum: e0dc4ef614d43eab9b12a55f01124378 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Em tratamentos térmicos de têmpera há uma grande dificuldade em entender os diferentes perfis de resfriamento que ocorrem na superfície e no interior dos materiais, e que definem o controle da estrutura formada e das propriedades finais desejadas. A formação de diferentes tipos de estruturas no mesmo material pode ocorrer devido ao resfriamento não uniforme provocado pelas condições fluidodinâmicas do tanque e do fluido refrigerante, os quais determinam as taxas de resfriamento e o valor do coeficiente de transferência de calor. Além disso, há muito pouco na literatura sobre os critérios para a construção de tanques de têmpera. Portanto este trabalho investiga por meio da Fluidodinâmica Computacional (CFD), utilizando o software ANSYS CFX® 11, duas configurações de um sistema de agitação submerso em tanque de têmpera e o impacto das condições fluidodinâmicas e das propriedades físicas do fluido sobre a uniformidade do resfriamento e no coeficiente de transferência de calor na interface do bloco de aço. Como conseqüência as simulações permitem a verificação de alternativas de como o processo pode ser melhorado a partir deste tipo de análise. O processo físico estudado consiste no resfriamento de um bloco de aço nas dimensões 2,3m x 1,2m x 0,86m imerso em tanque com água de dimensões 8,7m x 2,8m x 4,0 m com um sistema de agitação de jato submerso distribuídos em vários bicos reguladores de saída de água. Foram realizadas duas simulações, a primeira envolvendo o sistema de agitação localizado sob o bloco. Na segunda, entretanto, foi acrescentado um sistema de agitação localizada nas laterais do material na tentativa de homogeneizar o fluxo do fluido entorno do bloco, consequentemente sobre a uniformidade do resfriamento. Os resultados deste trabalho indicam que o sistema foi suscetível a variação das propriedades físicas do fluido e do fluxo sobre o material o que levou a grandes variações na curva de resfriamento para o primeiro caso. Contudo, a implementação do sistema lateral de agitação promoveu uma melhora significativa na uniformidade da têmpera, além disso, o modelo foi capaz de predizer as curvas de resfriamento, os coeficientes de transferência de calor na interface do material, e os fluxos do fluido no tanque. A análise discutida fornece informações de como o software pode melhorar o controle do processo de resfriamento por estudos sobre a uniformidade da têmpera, o que pode auxiliar os engenheiros na concepção e desenvolvimento de novos projetos de tanque levando-se em consideração a forma e o tipo do sistema de agitação, bem como a geometria do tanque e do material, e o fluido utilizado no processo. Esta abordagem pode produzir melhorias significativas na qualidade do material enquanto simultaneamente prevê condições para redução de distorções do material durante o tratamento térmico. / Abstract: In the quenching heat treatment is a great difficulty to understand the different cooling profiles occurring at the surface and subsurface of the material, that define the structure formed and the final properties desired. The formation of different types of structures in the material can occurs due to uneven cooling caused by fluid dynamic conditions of the tank, which determine the cooling rates and the heat transfer coefficient. Moreover, there is very little literature concerning the criteria for the construction of quenching tanks. Therefore in this work was analyzed by means of Computational Fluid Dynamics (CFD), two configurations of submerged agitation system and the impact of fluid dynamic conditions and the physical properties of the fluid on the cooling uniformity and the heat transfer coefficient at the interface of the steel block. The simulations performed allow the verification of alternatives of how the process can be improved from this type of analysis. The physical process studied consist in the cooling of a steel block with dimensions 2.3m x 1.2m x 0.86m immersed in water tank with dimensions 8.7m x 2.8m x 4.0m with submerged agitation system. There were two simulations, the first involving the agitation system located under the block. In the second, however, was added agitation system located next the sides of the material in an attempt to homogenize the fluid flow around the block, consequently on the uniformity of cooling. The results indicate that the system was susceptible to variations in the fluid properties and fluid flow on the material which led to large variations in the cooling curve for the first case. The implementation of the sideway agitation system led to a significant improvement in uniformity of quenching, in addition, the model was able to predict the cooling curves, the heat transfer coefficient at the interface of the material, and fluid flow in the tank. The analysis provides information about how software can improve the control of the cooling process by studies of quench uniformity, which can help engineers in the design and development of new tank taking into account the type of agitation system, tank geometry and material, and the fluid used in the process. This approach can produce significant improvements in the quality of the material while simultaneously provide conditions to reduce distortions in the material during heat treating. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

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.

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Augusto_PedroEstevesDuarte_M.pdf: 2374617 bytes, checksum: 51b7576f4277bc0fdae47e5122fc60fd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A crescente busca por alimentos mais seguros e de melhor qualidade nutricional e sensorial cria a necessidade de melhor entendimento dos processos envolvidos na produção dos mesmos. O tratamento térmico é um dos métodos mais utilizados na conservação de alimentos, sendo o processamento dentro da embalagem um dos mais seguros. A utilização de modelamento matemático da transferência de calor na avaliação de tratamentos térmicos vem se mostrando uma poderosa ferramenta na garantia da segurança sem comprometimento da qualidade nutricional e sensorial dos alimentos. A fluidodinâmica computacional (CFD) vem sendo utilizada em diversos trabalhos para melhor entendimento de processos térmicos de alimentos líquidos. Entretanto, a falta de consistência e uniformidade nas modelagens, aliadas as raras avaliações experimentais das simulações, criam a necessidade de avaliações entre metodologias utilizadas e validações criteriosas. O presente trabalho estudou a transferência de calor durante tratamentos térmicos de alimentos líquidos embalados em garrafas comerciais através de modelagem matemática por CFD. Determinou-se o coeficiente convectivo de transferência de calor (h) para duas garrafas comerciais em um sistema de aquecimento e um de resfriamento em imersão em água. Observou-se que mesmo pequenas diferenças entre geometrias de embalagens resultaram em considerável diferença nos valores de h entre embalagens e sistemas, reforçando a necessidade de avaliação dessa propriedade para cada processo real estudado. Avaliou-se quatro metodologias utilizadas nos trabalhos de CFD para determinação das condições de contorno das simulações, observando-se que as que consideram perfis de temperatura superestimam o fluxo de calor trocado com o produto, podendo comprometer a segurança e conservação do mesmo. A metodologia que considera o fluxo de calor decorrente das condições de contorno h e perfil térmico do meio de aquecimento apresentaram boa concordância com os perfis térmicos experimentais, mostrando-se adequados à modelagem de processos térmicos de alimentos. Caracterizou-se reologicamente um alimento líquido modelo, podendo ser utilizado para simulação de sucos de frutas, assim como a inativação térmica de um microrganismo modelo em processos de pasteurização (Lactobacillus plantarum). Analisou-se as características do tratamento térmico de alimentos líquidos em duas embalagens comerciais, através de perfis de temperatura, velocidade, característica da região de aquecimento mais lento (RAML) e inativação microbiana. Os perfis de temperatura e velocidade obtidos nas simulações de CFD do processo térmico do alimento modelo utilizado se mostraram semelhantes aos reportados na literatura, sendo descritas as características do processo. A análise dos perfis de temperatura obtidos experimentalmente e através do modelo indicaram boa correlação das simulações de CFD, sugerindo a possibilidade de utilização dessa ferramenta para avaliação de perfis térmicos em processos térmicos de alimentos embalados. Entretanto, a análise de validação microbiológica indicou grande desvio entre os valores experimentais e obtidos pelo modelo, atribuído a baixa resistência térmica do microrganismo alvo utilizado nas condições de processo. Nesse caso, mesmo pequenos desvios entre as temperaturas experimentais e obtidas por CFD podem resultar em grande desvio na inativação microbiana final, sugerindo que a utilização de CFD na avaliação de tratamentos térmicos deve ser vista com cautela. Os resultados obtidos comprovam a necessidade de validação dos modelos obtidos através de avaliação de perfil térmico e inativação microbiológica / Abstract: The growing demand for safer and high-quality food products creates the need for better knowledge of the processes involved in food production. Thermal process is one of the safest and most frequently used methods for food preservation, in special when performed in the package. The mathematical modelling of heat transfer is a useful tool for designing safety process while minimizing nutritional and sensory drops. The computational fluid dynamics (CFD) have been widely used for better understand of liquid food thermal process. However, no consistency in the mathematical models built is observed, and just a very few works compare the CFD data with experimental ones. There is a need for the evaluation of the use of CFD for thermal process design. The present work has evaluated the heat transfer in in-package liquid food during thermal process, using mathematical modelling by CFD. The convective heat transfer coefficient (h) among two commercial bottles and a heat and a cooling system were determinated. It was observed that even small differences among packages and heat transfer system result in distinct coefficient and that it must be measured for the exact heat transfer system. Four methodologies were evaluated for the boundary conditions definition of the CFD simulations, based on the previous CFD works. The models that considered the temperature profiles as boundary condition, showed faster heating. By over-estimating the product heating rate, those models are not appropriated for the mathematical modelling of heat process, as it compromises the safety and preservation of food products. The model that considered the measured value of h and temperature profile of the water bath as boundary condition showed good agreement with experimental values, being appropriated for thermal process modelling. The rheological characteristics of a model liquid food was determinated, and the thermal resistance of Lactobacillus plantarum, a target microorganism in pasteurization processes, was evaluated in this model, which can be used as a fruit juice simulator. The thermal process of liquid foods was evaluated in two commercial bottles, using temperature, velocity, slowest heating zone (SHZ) and microbiological inactivation profiles. The temperature and velocity profiles were compatible with those described in CFD works. The thermal profile obtained by CFD shown good correlation with experimental values, suggesting that CFD can be used in thermal process temperature profiles evaluation. Although, the microbiological validation shown large deviation between the experimental values and obtained by the model, probably due the low thermal resistance of the studied microorganism. These results indicate that the CFD utilization in thermal process evaluation might be carefully seen, in especial when the microorganism thermal resistance is low in process conditions. In these situations, even small differences between CFD and experimental temperatures results in considerable microbial inactivation divergence. The results obtained in this work show the need for CFD models evaluation by thermal profile and microbiological inactivation / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos