Thermomechanical pulping (TMP) is a highly energy intensive process where most of the energy is used in therefining of chips to fibres. Various ways of reducing the energy consumption have earlier been studied, for examplechange of refiner pattern, addition of various chemicals, and also some biochemical implementation in the form of fungus and enzymes. This study includes pre-trials with the enzymes pectin lyase and pectin esterase,multipectinase, xylanase, and mannanase. The results are studied via a reducing sugar assay, an enzymatic assayusing spectrophotometry, and capillary zone electrophoresis. The study also includes results from a pilot scalerefining with multipectinase, xylanase, and mannanase, performed with a wing refiner at Helsinki University.Reductions of energy consumption in TMP by pre-treatment of Norwegian spruce chips are investigated and apotential reduction of energy consumption of 6 % is indicated.

O objetivo desse trabalho foi estudar os métodos de determinação e de estimativa dos teores de fibra da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) e de açúcares redutores no caldo de cana, análises de fundamental importância para o cálculo do teor de açúcar total recuperável (ATR), que é o parâmetro que rege o sistema atual de pagamento de cana do CONSECANA. Quanto ao teor de fibra da cana, foi desenvolvido um novo método, modificado do método original da prensa hidráulica, com o objetivo de corrigir o erro decorrente do uso do brix do caldo extraído como estimativa do teor de sólidos solúveis do caldo não extraído na prensagem (caldo residual no bagaço). Esse novo método diferiu significativamente do original, porém correlacionou-se muito bem com este, devido ao fato do brix do caldo extraído no final da prensagem (valor empregado no método modificado) correlacionar-se, com ajuste excelente, com o brix do caldo extraído em toda a prensagem (valor empregado no método original). Por isso, mesmo quando não é feita a medida do brix do caldo extraído no final da prensagem, é possível obter um valor de fibra mais próximo do real através de uma equação de regressão linear que correlaciona o método modificado com o original. Foram também testadas as correlações do teor de fibra da cana com o peso do bolo úmido (PBU) resultante da prensagem, a 250 kgf/cm2, de 500 g de cana desfibrada e homogeneizada; e as correlações do teor de fibra da cana com brix, pol, pureza e AR do caldo. Os parâmetros que melhor se correlacionaram com o teor de fibra da cana foram o brix e a pol do caldo; e os que apresentaram correlação mais fraca foram AR do caldo e PBU. Foram testados também, por regressão linear, os vários métodos possíveis de serem usados para estimativa do teor de fibra da cana. Entre as equações que correlacionam fibra com PBU (atual e antiga do CONSECANA, e a equação elaborada com os dados deste trabalho), a que melhor estimou o teor de fibra da cana foi a equação atual do CONSECANA. Foram testadas as correlações do teor de AR do caldo com pol, brix, pureza e com a diferença brix - pol do caldo, sendo que o parâmetro que melhor se correlacionou com AR foi a pureza, ratificando a metodologia atual do CONSECANA, que emprega esse parâmetro nas suas equações para estimativa do teor de AR no caldo. Entre as equações do CONSECANA, a antiga forneceu uma estimativa do teor de AR bem mais exata do que a equação atual, a qual subestimou-os. No que tange ao teor de fibra, a possibilidade de estimá-lo com base em brix ou em pol resulta na possibilidade de se tabelar o teor de ATR na cana em função do brix ou da pol, atendendo à grande demanda dos fornecedores de cana pela maior simplicidade no sistema de pagamento. / The objective of the present work was to study the methods of determination and estimation of fiber in sugarcane (Saccharum spp.) and reducing sugars (RS) in sugarcane juice. These are the most important analyses to calculate the Recoverable Total Sugar (RTS) which is the parameter that conducts the current system for sugarcane payment of the CONSECANA. Concerning the fiber content of sugarcane, a new method, modified from the original method of the hydraulical press, was developed with the objective of correcting the error resultant of the use of the brix of the extracted juice to estimate the content of soluble solids of the juice not extracted during the pressing (residual juice in the bagasse). This new method differed significantly from the original one. However it presented an accurate correlation with the original method because the brix of the juice extracted at the end of pressing (value took in account in the modified method) presented an excellent adjust of correlation with the brix of the juice extracted during the whole pressing (value took in account in the original method). So, even when the brix of the juice extracted at the end of pressing is not measured, it is possible to get a value of fiber content representative of the real one using an equation of linear regression that correlates the method modified with the original one. Correlations between sugarcane fiber and residual bagasse weight (RBW) resultant of pressing, at 250 kgf/cm2, 500 g of sugarcane sample prepared according to the CONSECANA procedures were tested. Correlations between sugarcane fiber and brix, pol, purity or AR of the sugarcane juice were also tested. The parameters that presented the best correlation with sugarcane fiber were brix and pol of sugarcane juice. The parameters RS and RBW did not present good adjusts of correlation with fiber. Using linear regression analyses some possible methods of estimation of fiber content were tested. Among the equations correlating fiber with RBW (CONSECANA’s current and precedent, and the equation elaborated based on the data of this work), the one that best estimated the sugarcane fiber was the CONSECANA’s current one. Correlations between RS and pol, brix, purity or the difference brix - pol, were also analysed. The parameter that presented the best correlation with RS was purity of sugarcane juice, which is the parameter of CONSECANA’s equation to estimate the RS content in sugarcane juice. CONSECANA’s precedent equation presented a more accurate estimation of RS content than the equation currently in use. CONSECANA’s current equation underestimated the values of RS. As regarding to fiber content, the possibility of estimating it based on brix or pol might result in tables of correlation between RTS and brix or pol. This would simplify the system for sugarcane payment and so satisfy the sugarcane suppliers.

Determinação a baixo custo de açúcares redutores totais em caldo-de-cana, empregando sistema de análise por injeção em fluxo com o uso de DNS Um sistema de análise por injeção em fluxo foi utilizado para a determinação de açúcares redutores totais em caldo-de-cana. O método é baseado na hidrólise da sacarose, seguido da oxidação dos açúcares redutores pelo ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS) em meio alcalino, e determinação espectrofotométrica em 510 nm. Visando obter melhor sensibilidade e seletividade, os parâmetros volume de amostra e comprimento dos reatores foram estudados para avaliar o comportamento das curvas analíticas. Foram utilizados mini-compressores de aquários no lugar de bomba peristálticas e cela espectrofotométrica em acrílico no lugar de cela de vidro importada, a fim de minimizar o consumo de reagentes e o custo do sistema FIA. O presente sistema foi comparado ao método Lane-Eynon recomendado pelo Ministério da Agricultura. Usando o teste-t, não foram constatadas diferenças significativas entre os resultados dos dois métodos, sendo que os desvios relativos foram ao redor de 1%. O método permite analisar cerca de 14 amostras h-1 com desvio padrão relativo inferior a 1,35%. / A flow injection analysis system was employed for determination of total reducing sugars in sugar cane broth. The method is based on hydrolysis of sucrose followed by oxidation of reducing sugars by 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) in alkaline solution and spectrophotometric determination at 510 nm. In order to obtain better sensitivity and selectivity, the parameters sample volume and reactor length were studied to evaluate the behavior of the analytical curves. Aiming the use of low reagents amount and a low cost in FIA system, fish aquarium mini-compressors were used instead of peristaltic pumps and acrylic spectrophotometric 0011 instead of imported glass cell. The present system was compared to Lane-Eynon method recommended by the Brazilian Ministry of Agriculture. Using the t-test no sígnificant differences were observed between both methods, with relative deviations around of 1%. The method allows analyses of ca. 14 samples h-1 with relative standard deviation lower than 1.35%.

Determinação a baixo custo de açúcares redutores totais em caldo-de-cana, empregando sistema de análise por injeção em fluxo com o uso de DNS Um sistema de análise por injeção em fluxo foi utilizado para a determinação de açúcares redutores totais em caldo-de-cana. O método é baseado na hidrólise da sacarose, seguido da oxidação dos açúcares redutores pelo ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS) em meio alcalino, e determinação espectrofotométrica em 510 nm. Visando obter melhor sensibilidade e seletividade, os parâmetros volume de amostra e comprimento dos reatores foram estudados para avaliar o comportamento das curvas analíticas. Foram utilizados mini-compressores de aquários no lugar de bomba peristálticas e cela espectrofotométrica em acrílico no lugar de cela de vidro importada, a fim de minimizar o consumo de reagentes e o custo do sistema FIA. O presente sistema foi comparado ao método Lane-Eynon recomendado pelo Ministério da Agricultura. Usando o teste-t, não foram constatadas diferenças significativas entre os resultados dos dois métodos, sendo que os desvios relativos foram ao redor de 1%. O método permite analisar cerca de 14 amostras h-1 com desvio padrão relativo inferior a 1,35%. / A flow injection analysis system was employed for determination of total reducing sugars in sugar cane broth. The method is based on hydrolysis of sucrose followed by oxidation of reducing sugars by 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) in alkaline solution and spectrophotometric determination at 510 nm. In order to obtain better sensitivity and selectivity, the parameters sample volume and reactor length were studied to evaluate the behavior of the analytical curves. Aiming the use of low reagents amount and a low cost in FIA system, fish aquarium mini-compressors were used instead of peristaltic pumps and acrylic spectrophotometric 0011 instead of imported glass cell. The present system was compared to Lane-Eynon method recommended by the Brazilian Ministry of Agriculture. Using the t-test no sígnificant differences were observed between both methods, with relative deviations around of 1%. The method allows analyses of ca. 14 samples h-1 with relative standard deviation lower than 1.35%.

O objetivo desse trabalho foi estudar os métodos de determinação e de estimativa dos teores de fibra da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) e de açúcares redutores no caldo de cana, análises de fundamental importância para o cálculo do teor de açúcar total recuperável (ATR), que é o parâmetro que rege o sistema atual de pagamento de cana do CONSECANA. Quanto ao teor de fibra da cana, foi desenvolvido um novo método, modificado do método original da prensa hidráulica, com o objetivo de corrigir o erro decorrente do uso do brix do caldo extraído como estimativa do teor de sólidos solúveis do caldo não extraído na prensagem (caldo residual no bagaço). Esse novo método diferiu significativamente do original, porém correlacionou-se muito bem com este, devido ao fato do brix do caldo extraído no final da prensagem (valor empregado no método modificado) correlacionar-se, com ajuste excelente, com o brix do caldo extraído em toda a prensagem (valor empregado no método original). Por isso, mesmo quando não é feita a medida do brix do caldo extraído no final da prensagem, é possível obter um valor de fibra mais próximo do real através de uma equação de regressão linear que correlaciona o método modificado com o original. Foram também testadas as correlações do teor de fibra da cana com o peso do bolo úmido (PBU) resultante da prensagem, a 250 kgf/cm2, de 500 g de cana desfibrada e homogeneizada; e as correlações do teor de fibra da cana com brix, pol, pureza e AR do caldo. Os parâmetros que melhor se correlacionaram com o teor de fibra da cana foram o brix e a pol do caldo; e os que apresentaram correlação mais fraca foram AR do caldo e PBU. Foram testados também, por regressão linear, os vários métodos possíveis de serem usados para estimativa do teor de fibra da cana. Entre as equações que correlacionam fibra com PBU (atual e antiga do CONSECANA, e a equação elaborada com os dados deste trabalho), a que melhor estimou o teor de fibra da cana foi a equação atual do CONSECANA. Foram testadas as correlações do teor de AR do caldo com pol, brix, pureza e com a diferença brix – pol do caldo, sendo que o parâmetro que melhor se correlacionou com AR foi a pureza, ratificando a metodologia atual do CONSECANA, que emprega esse parâmetro nas suas equações para estimativa do teor de AR no caldo. Entre as equações do CONSECANA, a antiga forneceu uma estimativa do teor de AR bem mais exata do que a equação atual, a qual subestimou-os. No que tange ao teor de fibra, a possibilidade de estimá-lo com base em brix ou em pol resulta na possibilidade de se tabelar o teor de ATR na cana em função do brix ou da pol, atendendo à grande demanda dos fornecedores de cana pela maior simplicidade no sistema de pagamento. / The objective of the present work was to study the methods of determination and estimation of fiber in sugarcane (Saccharum spp.) and reducing sugars (RS) in sugarcane juice. These are the most important analyses to calculate the Recoverable Total Sugar (RTS) which is the parameter that conducts the current system for sugarcane payment of the CONSECANA. Concerning the fiber content of sugarcane, a new method, modified from the original method of the hydraulical press, was developed with the objective of correcting the error resultant of the use of the brix of the extracted juice to estimate the content of soluble solids of the juice not extracted during the pressing (residual juice in the bagasse). This new method differed significantly from the original one. However it presented an accurate correlation with the original method because the brix of the juice extracted at the end of pressing (value took in account in the modified method) presented an excellent adjust of correlation with the brix of the juice extracted during the whole pressing (value took in account in the original method). So, even when the brix of the juice extracted at the end of pressing is not measured, it is possible to get a value of fiber content representative of the real one using an equation of linear regression that correlates the method modified with the original one. Correlations between sugarcane fiber and residual bagasse weight (RBW) resultant of pressing, at 250 kgf/cm2, 500 g of sugarcane sample prepared according to the CONSECANA procedures were tested. Correlations between sugarcane fiber and brix, pol, purity or AR of the sugarcane juice were also tested. The parameters that presented the best correlation with sugarcane fiber were brix and pol of sugarcane juice. The parameters RS and RBW did not present good adjusts of correlation with fiber. Using linear regression analyses some possible methods of estimation of fiber content were tested. Among the equations correlating fiber with RBW (CONSECANA’s current and precedent, and the equation elaborated based on the data of this work), the one that best estimated the sugarcane fiber was the CONSECANA’s current one. Correlations between RS and pol, brix, purity or the difference brix - pol, were also analysed. The parameter that presented the best correlation with RS was purity of sugarcane juice, which is the parameter of CONSECANA’s equation to estimate the RS content in sugarcane juice. CONSECANA’s precedent equation presented a more accurate estimation of RS content than the equation currently in use. CONSECANA’s current equation underestimated the values of RS. As regarding to fiber content, the possibility of estimating it based on brix or pol might result in tables of correlation between RTS and brix or pol. This would simplify the system for sugarcane payment and so satisfy the sugarcane suppliers.

O mercado brasileiro de processamento de batata tem mostrado expressivo crescimento nos ultimos anos. No entanto, sua expansao e condicionada pelo suprimento de materia-prima adequada ao processamento industrial. As principais industrias de batata frita priorizam cultivares aptas para cada forma de processamento, pois a escolha correta da cultivar contribui para a reducao do custo de producao e para o aumento do rendimento e da qualidade do produto final. O objetivo dessa pesquisa foi estudar a eficiencia produtiva, a aptidao culinaria e as caracteristicas das cultivares de batata quando processadas na forma de palha e chips. Avaliou-se nove cultivares de batata: Agata, Almera, Arizona, Caruso, Destiny, Excelence, Fontane, Markies e Saviola. \'Agata\' e \'Almera\' foram utilizadas como cultivares nao aptas para fritura e \'Fontane\' e \'Markies\' como cultivares recomendadas para fritura. O ensaio foi conduzido no periodo de janeiro a maio de 2013, nas condicoes ambientais de Nova Resende, na regiao Sudoeste de Minas Gerais. As cultivares Arizona, Caruso, Agata e Markies exibiram o maior potencial produtivo e, junto a Saviola, a maior producao de tuberculos comerciaveis. Os teores mais elevados de materia seca foram exibidos por \'Destiny\' e \'Caruso\' (superior a 20%), seguidas por \'Excelence\', \'Fontane\' e \'Markies\' (17 a 18%). \'Caruso\' proporcionou o maior rendimento de fritura em ambas as formas de processamento. As cultivares Destiny, Excelence (ambas com cor amarela extremamente clara apos a fritura), e Caruso (cor dourada) na forma de palha; e Caruso e Destiny (cor amarela clara a dourada) na forma de chips apresentaram baixos teores de acucares redutores. Entre as cultivares avaliadas a maior eficiencia produtiva de materia-prima com aptidao para fritura foi exibida por \'Caruso\', \'Destiny\' e \'Excelence\', sendo que todas sao aptas ao processamento na forma de palha. Ja na forma de chips somente \'Destiny\' e \'Caruso\' proporcionaram fritas adequadas. / There is an increasing market for potato processing in Brazil, and the expansion of the potato industry can only be sustained if good quality product supplies of raw material are available. To reduce production costs and increase industrial efficiency, the industry must choose appropriated cultivars for each kind of product. This research investigated the tuber yield, frying aptitude, and the potato quality attributes for shoestring and chips. Nine potatoes cultivars were evaluated: Agata, Almera, Arizona, Caruso, Destiny, Excelence, Fontane, Markies and Saviola. \'Agata\' and \'Almera\' were considered unfit for frying, \'Fontane\' and \'Markies\' with frying standards. The trial ran from January to May 2013, in the south-west region of Minas Gerais State, Brazil. The cultivars Arizona, Caruso, Agata and Markies exhibited higher yield potential. These cultivars and Saviola obtained the highest marketable tubers. \'Destiny\' and \'Caruso\' showed the highest dry matter contents (higher than 20%) and were followed by \'Excelence\', \'Fontane\' and \'Markies\' (17- 18%). \'Caruso\' showed greater industrial efficiency for shoestring and chips. \'Destiny\', \'Excelence\' (extra light fries) and Caruso (medium light) for shoestring, and Caruso and Destiny (extra light to medium light) for chips showed low contents of reducing sugars. It was concluded that \'Destiny\', \'Excelence\' and \'Caruso\' outperformed all other cultivars in terms of yield. Besides, these varieties also displayed aptitude for shoestring frying. On the other hand, \'Destiny\' and \'Caruso\' were apt to frying as chips.

O mercado brasileiro de processamento de batata tem mostrado expressivo crescimento nos ultimos anos. No entanto, sua expansao e condicionada pelo suprimento de materia-prima adequada ao processamento industrial. As principais industrias de batata frita priorizam cultivares aptas para cada forma de processamento, pois a escolha correta da cultivar contribui para a reducao do custo de producao e para o aumento do rendimento e da qualidade do produto final. O objetivo dessa pesquisa foi estudar a eficiencia produtiva, a aptidao culinaria e as caracteristicas das cultivares de batata quando processadas na forma de palha e chips. Avaliou-se nove cultivares de batata: Agata, Almera, Arizona, Caruso, Destiny, Excelence, Fontane, Markies e Saviola. \'Agata\' e \'Almera\' foram utilizadas como cultivares nao aptas para fritura e \'Fontane\' e \'Markies\' como cultivares recomendadas para fritura. O ensaio foi conduzido no periodo de janeiro a maio de 2013, nas condicoes ambientais de Nova Resende, na regiao Sudoeste de Minas Gerais. As cultivares Arizona, Caruso, Agata e Markies exibiram o maior potencial produtivo e, junto a Saviola, a maior producao de tuberculos comerciaveis. Os teores mais elevados de materia seca foram exibidos por \'Destiny\' e \'Caruso\' (superior a 20%), seguidas por \'Excelence\', \'Fontane\' e \'Markies\' (17 a 18%). \'Caruso\' proporcionou o maior rendimento de fritura em ambas as formas de processamento. As cultivares Destiny, Excelence (ambas com cor amarela extremamente clara apos a fritura), e Caruso (cor dourada) na forma de palha; e Caruso e Destiny (cor amarela clara a dourada) na forma de chips apresentaram baixos teores de acucares redutores. Entre as cultivares avaliadas a maior eficiencia produtiva de materia-prima com aptidao para fritura foi exibida por \'Caruso\', \'Destiny\' e \'Excelence\', sendo que todas sao aptas ao processamento na forma de palha. Ja na forma de chips somente \'Destiny\' e \'Caruso\' proporcionaram fritas adequadas. / There is an increasing market for potato processing in Brazil, and the expansion of the potato industry can only be sustained if good quality product supplies of raw material are available. To reduce production costs and increase industrial efficiency, the industry must choose appropriated cultivars for each kind of product. This research investigated the tuber yield, frying aptitude, and the potato quality attributes for shoestring and chips. Nine potatoes cultivars were evaluated: Agata, Almera, Arizona, Caruso, Destiny, Excelence, Fontane, Markies and Saviola. \'Agata\' and \'Almera\' were considered unfit for frying, \'Fontane\' and \'Markies\' with frying standards. The trial ran from January to May 2013, in the south-west region of Minas Gerais State, Brazil. The cultivars Arizona, Caruso, Agata and Markies exhibited higher yield potential. These cultivars and Saviola obtained the highest marketable tubers. \'Destiny\' and \'Caruso\' showed the highest dry matter contents (higher than 20%) and were followed by \'Excelence\', \'Fontane\' and \'Markies\' (17- 18%). \'Caruso\' showed greater industrial efficiency for shoestring and chips. \'Destiny\', \'Excelence\' (extra light fries) and Caruso (medium light) for shoestring, and Caruso and Destiny (extra light to medium light) for chips showed low contents of reducing sugars. It was concluded that \'Destiny\', \'Excelence\' and \'Caruso\' outperformed all other cultivars in terms of yield. Besides, these varieties also displayed aptitude for shoestring frying. On the other hand, \'Destiny\' and \'Caruso\' were apt to frying as chips.

The objectives of this project were to investigate the critical factors impacting the physicochemical and antibacterial properties of β-chitosan based films derived from jumbo squid (Dosidicus gigas) pens, and to evaluate the feasibility of improving water solubility of β-chitosan through Maillard reaction. The studies examined the effect of molecular weight (1,815 and 366 kDa), acid (formic, acetic, propionic, and lactic acid), and plasticizer (glycerol and sorbitol) on the film properties, as well as reducing sugar (fructose and glucosamine) and heat treatment (high temperature short time (HTST), low temperature long time (LTLT)) on water solubility of chitosan. Results on β-chitosan were compared with α-chitosan in both studies. Tensile strength (TS) and elongation (EL) of β-chitosan films were influenced by molecular weight (Mw), acid and plasticizer types (P < 0.05). High molecular weight (Hw) β-chitosan films had an overall TS of 44 MPa, 53% higher than that of low molecular weight (Lw) β-chitosan films (29 MPa) across all acid types used. The mean TS of β-chitosan acetate and propionate films (43 and 39 MPa) were higher (P < 0.05) than that of β-chitosan formate and lactate films (34 and 29 MPa). Films incorporated with plasticizer (32 MPa) had lower TS than those without plasticizer (48 MPa). Mean EL of Hw β-chitosan films was 10% versus approximately 4% in Lw β-chitosan films. Formate and acetate films had higher EL than that of propionate film. Glycerol and sorbitol increased (P < 0.001) EL 151% and 106% compared with the films without plasticizer, respectively. Water vapor permeability (WVP) of the films was affected by acid and plasticizer. Formate films (34 g mm/m² d KPa) had higher WVP than other acid films. Adding plasticizer increased (11% to 31%) WVP of propionate films except the Lw β-chitosan propionate film with sorbitol. The antibacterial activity of Lw β-chitosan and α-chitosan films delayed (P < 0.05) the proliferation of E. coli, where lactate films showed the strongest effect. The growth of L. innocua at 24 h was completely (P < 0.05) inhibited by chitosan films except Hw β-chitosan acetate film. A soft and cotton-like water soluble chitosan with mesopores was acquired after freeze-drying the Maillard reacted chitosan-sugar solution. The yield of β-chitosan-derivatives (8.48%) was 1.21 times higher than that of α-chitosan products (7.00%) (P < 0.01). Heat treatment only affected the yield of chitosan-glucosamine derivatives. Sugar type did not indicate any impact on the yield of the chitosan-derivative products in general (P > 0.05). The solubility was affected by sugar type (P < 0.01) only occurred in the β-chitosan products prepared with LTLT (P<0.05), where β-chitosan-fructose derivatives (9.56 g/L) had higher solubility than the glucosamine (5.19 g/L).LTLT treatment had given all chitosan-derivatives a higher solubility (8.44 g/L) than HTST (3.83 g/L) did (P<0.001). The results from this study demonstrated the feasibility of creating β-chitosan based film from jumbo squid pens with similar mechanical, water barrier and antibacterial properties compare to α-chitosan films as a food wrap and controlled the properties with several important factors, and developing water soluble chitosan through Maillard reaction that possess the potential as functional substance in a wider range of applications. / Graduation date: 2012