CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Nas Ãltimas dÃcadas a produÃÃo de fitoterÃpicos tem explorado novas possibilidades tecnolÃgicas como a produÃÃo de extratos secos padronizados. Isso decorre das vantagens apresentadas desses produtos em relaÃÃo Ãs soluÃÃes extrativas. A casca do caule de Amburana cearensis (cumaru, Fabaceae) à uma Ãrvore amplamente utilizada nas prÃticas caseiras da medicina popular nordestina indicado no tratamento da asma. A planta tem sido utilizada como matÃria-prima ativa na produÃÃo do xarope de cumaru por Programas PÃblicos de Fitoterapia e indÃstria FarmacÃutica. O objetivo do presente trabalho foi realizar o desenvolvimento e controle das etapas inerentes à produÃÃo do extrato seco padronizado de Amburana cearensis, bem como investigar seus efeitos tÃxicos prÃ-clÃnicos. Para tanto, foi desenvolvido selecionado o mÃtodo de secagem da planta (droga vegetal) monitorado pela determinaÃÃo de parÃmetros, como teor de umidade e de marcadores (cumarina e amburosÃdio A) determinados por CLAE-DAD. No desenvolvimento do mÃtodo extrativo, forma investigadas a influÃncia de algumas variÃveis sobre o processo (tempo de maceraÃÃo/percolaÃÃo, volume de extraÃÃo e % de etanol em Ãgua). O teor de marcadores (resposta) foi usado como critÃrio de avaliaÃÃo. A anÃlise estatÃstica, incluindo anÃlise de superfÃcie da resposta mostrou que a medida que o teor de etanol (20, 60 e 100% em Ãgua) aumenta, aumenta o teor de marcadores nos extratos, enquanto o tempo mostrou uma influÃncia sutil no processo. O volume de extraÃÃo apresentou um efeito inverso ao observado para o teor de etanol. Assim, o mÃtodo extrativo selecionado obtido por maceraÃÃo/percolaÃÃo a temperatura ambiente compreendeu: soluÃÃo extratora: Etanol a 100%; volume de extraÃÃo: 200 mL e tempo de extraÃÃo: 24h). As melhores condiÃÃes de secagem do extrato de cumaru foram a temperatura de entrada de 95ÂC e 25 % de diÃxido de silÃcio, resultando num rendimento de 40 %. A avaliaÃÃo toxicolÃgica prÃ-clÃnica preliminar in vivo â teste hipocrÃtico, mostrou que o extrato seco padronizado de cumaru (Cumarina: 123,0  0,08 mg/g extrato; amburosÃdio A: 496,8  0,29 mg/g) possui uma baixa toxicidade, porÃm mostrou uma citotoxicidade nas concentraÃÃes de 50, 100 e 200 Âg/mL em neutrÃfilo humano mensurada atravÃs da atividade da enzima lactato desidrogenase. Os resultados obtidos no presente estudo permitiram o desenvolvimento de mÃtodos de produÃÃo, alÃm de parÃmetros analÃticos que podem ser aplicados desde no controle de qualidade da droga vegetal à produtos derivados como o extrato seco de A. cearensis. AlÃm disso, a avaliaÃÃo toxicolÃgica prÃ-clÃnica permitiu uma visÃo preliminar do grau de seguranÃa prÃ-clÃnica do produto. / In recent decades the production of phytotherapy has explored new technological possibilities as the production of standardized extracts dried. This stems from the advantages offered these products for solutions extrativas. The bark of the stem of Amburana cearensis (cumaru, Fabaceae) is a tree widely used in home practice of medicine popular northeastern indicated for the treatment of asthma. The plant has been used as feedstock in the production of active syrup cumaru by Public Programs of Phytotherapy and pharmaceutical industry. The purpose of this study was the development and control of the steps involved in the production of dry extract standardized Amburana cearensis and investigate its pre-clinical toxicity. For both, was selected developed the method of drying of the (drug plant) monitored by the determination of parameters such as moisture content and labels (coumarin and amburosÃdio A) determined by HPLC-DAD. In developing the method extractive, shape investigated the influence of some variables on the process (of maceration time / percolation, and volume of extraction% ethanol in water). The content of labels (response) was used as a criterion for evaluation. The statistical analysis, including analysis of the surface of the response showed that the extent that the content of ethanol (20, 60 and 100% in water) increases, increases the level of markers in the extracts, while the time showed a subtle influence in the process. The volume of extraction had an effect opposite to that observed for the content of ethanol. Thus, the method selected extractive obtained by macerating / percolation at room temperature understood: extractor solution: Ethanol 100%; volume of extraction: 200 mL and time of extraction: 24h). The best conditions for drying the extrtao of cumaru were the temperature of entry of 95  C and 25% of silicon dioxide, resulting in a yield of 40%. The toxicological evaluation preliminary pre-clinical in vivo - hipocrÃtico test showed that the dry extract standardized cumaru (Coumarin: 123.0  0.08 mg / g extract; amburosÃdio A: 496.8  0.29 mg / g) has a low toxicity, but showed a cytotoxicity at concentrations of 50, 100 and 200 μ g / ml in human neutrophil measured by the activity of the enzyme lactate dehydrogenase. The results of this study enabled the development of production methods, and analytical parameters that can be applied from the quality control of drugs to plant products such as dried extract of A. cearenis. Moreover, the toxicological evaluation pre-clinical allowed a preliminary overview of the degree of pre-clinical safety of the product.

Com o grande aumento da população mundial, maior demanda por alimentos e de áreas cultiváveis é necessário uma maior eficiência da agricultura. Dentro deste cenário, um material que libere nutrientes de forma lenta/controlada em níveis necessários para a nutrição da planta garantiria o desenvolvimento da cultura sem carecer de várias aplicações do fertilizante. O aumento da eficiência do fertilizante, a redução da toxicidade no solo pelo uso de biopolímero e a diminuição dos efeitos negativos associados à sobredosagem são algumas das vantagens de materiais de liberação lenta/controlada. O objetivo principal do presente estudo foi a preparação, caracterização e aplicação de estruturas biopolímericas na liberação lenta/controlada de fertilizantes (fertiliberadores) em solo. A motivação principal esteve no preparo de estruturas de quitosana aditada com nutrientes, utilizando a técnica de secagem por atomização (spray drying), e a avaliação da aplicação em solo. O acompanhamento in situ da liberação do nutriente foi feito pela técnica de reflectometria no domínio do tempo (TDR), que monitora a movimentação iônica em sistemas particulados, como é o caso do solo. As estruturas foram preparadas por spray drying, utilizando bico atomizador de duplo fluido ou 2-fluid nozzle (2FN) para o preparo de esferas tipo matricial e, triplo fluido ou 3-fluid nozzle (3FN) para obter cápsulas tipo reservatório (casca-núcleo). As condições e parâmetros de processo em função das características químicas e físicas dos materiais obtidos foram objetos de estudo. As partículas obtidas com sucesso apresentaram diâmetro médio entre 10 e 35 µm, apresentando um retardo na liberação de nutriente em relação ao fertilizante convencional, de 100% para 40 - 60% nas primeiras leituras de teor de potássio durante ensaio de liberação. É importante destacar que o uso da técnica da TDR no monitoramento in situ da liberação do nutriente é inovador na área de materiais aplicados à agricultura e forneceu informações de forma rápida e precisa sobre a eficiência do material no solo. Adicionalmente, foi estudada a relação do tipo de estrutura produzida (cápsula ou esfera) com o mecanismo de liberação em solo e em água. A estrutura casca- núcleo mostrou ser de grande interesse para produzir materiais de liberação controlada de fertilizante. / The large growth in world population and the greater necessity of food and cultivable areas demand an increase on agricultural efficiency. In this scenario, a material which releases nutrientat slowly/controlled levels for plant nutrition would ensure the development of the crop without the multiple fertilizer applications. Some of the advantages of slow/controlled release material are the increase of fertilizer efficiency use, reduce toxicity in soil by use of biopolymer and decrease the negative effects associated with over dosing.The main purpose was the preparation, characterization and application of biopolymers structures in slow/controlled release fertilizer (ferti releasers) in soil. The main motivation of this work was to obtain structures of chitosan and nutrients using the spray drying method. Also, the application and in situ soil monitoring of the nutrient release by time domain reflectometry technique (TDR) was considered. TDR measures the electromagnetic ion movement in particulate systems such as the soil. The structures were prepared by spray drying technique. It was used 2-fluid nozzle (2FN) to prepare sphere or sponge balls structures and 3-fluid nozzle (3FN) to obtain capsule or core-shell structures. Both types of structure were studied. The conditions and process parameters were also studied as a function of chemical and physical characteristics of the materials. The obtained particles had a mean diameter between 10 and 35 µm and it was observed a nutrient release delay in comparison with conventional fertilizer, from 100% to 40 - 60% in the first potassium measurements during the releasing assay. It is noteworthy the use of TDR technique to monitor the in situ nutrient release in the soil is innovative in the area of materials applied to agriculture and it provided information quickly and accurately about material efficiency in the soil, from short to long period. Additionally, it was studied the relationship of the produced structure (capsule or sphere) with the release mechanism in soil and water. The shell-core structure has shown to be of great interest for producing controlled release fertilizer materials.

Orientador: Miriam Dupas Hubinger / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EmiliodeCarvalho_M.pdf: 13604632 bytes, checksum: 4270ae81b2660ac8c4ff7da858666d64 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é uma fruta do cerrado que apresenta alto teor de compostos fenólicos, carotenóides e alta atividade antioxidante. A microencapsulação dos polifenóis pode aumentar a sua estabilidade a fatores externos como luz e oxigênio, em relação a sua forma livre. Além disso, ajuda a reduzir os gostos indesejávies. Este trabalho teve como objetivo estudar a microencapsulação dos compostos bioativos dos extratos aquosos do pequi. Foram preparados extratos aquosos de diferentes razões fruta:água (1:2 e 1:3) com os seguintes parâmetros fixados: 1 h de extração, 25 C. Em seguida os extratos foram concentrados por nanofiltração, em uma membrana do tipo espiral com massa molecular de corte de 150 a 300 g/mol e área de 1,2 m2, onde foram avaliadas as condições de processo via: fluxo de permeado (8,4 a 16,6 L/hm2) e índice de retenção (93 a 95%). Os extratos obtidos foram microencapsulados usando um secador do tipo spray dryer, com os seguintes parâmetros fixados: vazão de ar de secagem de 300 m3/h, vazão do ar comprimido de 1,85 m3/h e pressão do ar comprimido de 3 bar. Foi inicialmente investigada a influência de cinco tipos de materiais de parede (Maltodextrina 10 DE, Maltodextrina 20 DE, Xarope de Glicose, HiCap e Snow Flake) e sua respectiva concentração (0 a 20% p/p) na retenção de polifenóis. Posteriormente foram avaliados os efeitos da temperatura do ar de entrada (140 C e 180 C) e diferentes diâmetros de bico atomizadores (1,0 e 2,0 mm) na qualidade dos pós gerados. As microesferas obtidas foram caracterizadas em relação ao conteúdo de umidade, atividade de água, higroscopicidade, distribuição de tamanho e diâmetro médio de partículas, temperatura de transição vítrea e microestrutura. No geral, as partículas produzidas apresentaram formato esférico sem rachaduras ou poros quando atomizadas a 180 C e formato mais irregular à 140 C. Além disso, foram também determinados: a retenção de polifenóis, atividade antioxidante via DPPH e FRAP e a estabilidade a 45 C por 49 dias. As micropartículas apresentaram retenção de polifenóis na ordem de 67 a 72% e atividade antioxidante de 42 a 68% de inibição via DPPH e 48 a 83 mg/g via FRAP. A estabilidade dos polifenóis ao longo do tempo foi analisada via espectrofotometria e cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE). A análise via CLAE se mostrou mais confiável e as partículas atomizadas apresentaram uma menor degradação com o tempo, em relação às amostras liofilizadas. Independentemente do modo de produção do extrato, a microencapsulação à 140 C/1,0 mm foi mais adequada / Abstract: Pequi (Caryocar brasiliense Camb.) is a Brazilian fruit with high levels of phenolic compounds and high antioxidant activity but its phytochemical aspects are little known. The bioactive compounds present in pequi could be added to formulated foods and beverages. However these compounds are generally unstable in liquid form and microencapsulation may increase its stability to external factors such as light and oxygen. This work aimed to study the extraction and the microencapsulation by spraydrying of polyphenols present in pequi. Aqueous extracts were prepared from different proportion of fruit:water (1:2 and 1:3), with the following parameters determined: 1 h of extraction at 25 C. Then the extracts were concentrated by nanofiltration, in a spiral wound membrane with a molecular cut-off of 150 to 300 g/mol, and 1.2 m2 of active area and the process conditions were evaluated by: permeate flux, wich varied from 8.4 to 16.6 L /h.m2 and retention of phnolics index, wich varied from 93 to 95 %. The extracts were microencapsulated using a spray dryer with the following fixed parameters: drying air flow of 300 m3/h, compressed air flow of 1.85 m3/h and air pressure of 3 bar. The initial variables were: wall material concentration (0 to 20%) and type (maltodextrin 10 DE and 20 DE, Glucose Syrup, Hicap and Snow Flake). Highest polyphenols retention was the target. For the chosen condition: 15% of mixture - Snow Flake/maltodextrin 10 DE (1/3), drying temperature (140 C and 180 C) and nozzle diameter variation (1.0 and 2.0 mm) were investigated. The microspheres were characterized with respect to moisture content, water activity, hygroscopicity, size particle distribution and particle diameter, glass transition temperature and microstructure. In general, the spherical particles produced exhibited no cracks or pores when atomised at 180 C and were more irregular when atomised at 140 C. Moreover, polyphenol retention, antioxidant activity by DPPH and FRAP and stability at 45 C for 49 days were also determined. The microparticles showed 67 to 72 % of polyphenol retention and antioxidant activity of 42 to 68 % inhibition by DPPH and 48 to 83 mg/g by FRAP. The polyphenols stability was analyzed by spectrophotometer and high performance liquid chromatography (HPLC). The analysis by HPLC showed the most reliable and the atomized particles had lower degradation compared to lyophilized samples. Regardless of the method of production of the extract, microencapsulation using 140 C/1.0 mm was more suitable / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Vanessa Martins da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_AnaGabrieladaSilva_M.pdf: 18654651 bytes, checksum: b9cbc1f805b1d0974af4067819e06088 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O óleo de café verde merece destaque na área cosmética por sua capacidade de bloquear a radiação solar UVB (290-320 nm) e por suas propriedades emolientes. Nesse contexto, para melhor aproveitar as propriedades desse óleo e aumentar a sua estabilidade oxidativa, pretendeu-se com este trabalho produzir micropartículas de óleo de café verde, pelo processo físico de spray drying. Como agentes encapsulantes foram utilizados lecitina, um fosfolipídeo de caráter aniônico quando em pH 3,0, quitosana, um polissacarídeo de caráter catiônico também em pH 3,0 e solúvel somente em sistemas ácidos diluídos, além de sólidos de xarope de milho ou amidos modificados derivados do milho, HiCap 100 e Snow-Flake. O preparo das emulsões foi feito através da técnica de estabilização por atração eletrostática de cargas opostas entre a lecitina e a quitosana. Com o propósito de se obter emulsões com dupla camada estáveis à separação de fase, foi utilizado um rotor-estator e um homogeneizador a alta pressão. As emulsões foram analisadas quanto à estabilidade, distribuição de tamanho e diâmetro médio das gotas, microscopia ótica, potencial zeta e comportamento reológico. As emulsões preparadas com Snow-Flake e xarope de milho/Snow-Flake (50/50) apresentaram comportamento pseudoplástico, além de apresentarem os maiores diâmetros de gota variando de 3,70 a 5,19 µm. Contudo, as emulsões com xarope de milho, HiCap 100 e xarope de milho/HiCap 100 (50/50) apresentaram comportamento de fluidos Newtonianos e diâmetros menores de gota, entre 1,15 e 1,51 µm. Para o processo de secagem foi utilizado um secador laboratorial do tipo mini spray dryer, com temperatura do ar de secagem de 170 °C. As micropartículas obtidas foram caracterizadas em relação ao conteúdo de umidade, atividade de água, distribuição de tamanho e diâmetro médio de partículas e microestrutura. Além disso, foram também determinados: a eficiência de encapsulação, o fator de proteção solar in vitro das micropartículas e estabilidade oxidativa pelo método Rancimat. As micropartículas apresentaram diâmetro entre 14,51 e 29,19 µm e excelentes valores de eficiência de encapsulação, superiores a 84%. As partículas produzidas com os amidos modificados apresentaram formato esférico sem rachaduras ou poros, já as micropartículas produzidas com somente xarope de milho apresentaram alguns poros e rachaduras, que causaram a menor estabilidade oxidativa dessas micropartículas. As micropartículas produzidas com HiCap 100 e xarope de milho/HiCap 100 (50/50) estabilizadas por lecitina-quitosana apresentaram maior estabilidade oxidativa. O fator de proteção das partículas variou entre 1,37 e 2,45, sendo de 2,12 para o óleo de café verde puro / Abstract: The green coffee oil stands out for its ability to block the UVB radiation (290-320 nm) and its emollient property. In this context, to improve the properties of this oil and increase its stability, the aim of this work was to produce microparticles of green coffee oil by spray drying. Encapsulating agents used were lecithin, a phospholipid with anionic character at pH 3.0, chitosan, a polysaccharide with cationic character also in pH 3.0 and soluble only in diluted acid solutions and corn syrup solids or corn modified starches as HiCap 100 and Snow-Flake. Emulsions preparation involved the technique of stabilization by electrostatic attraction between lecithin and chitosan. A rotor-stator homogenizer and a high pressure homogenizer were used in order to obtain stable emulsions by electrostatic layer-by-layer deposition. The emulsions were analyzed in relation to stability, size distribution and droplet diameter, optical microscopy, zeta potential and rheological behavior. The emulsions prepared with Snow-Flake and corn syrup/Snow-Flake (50/50) showed pseudoplastic behavior, besides having the biggest droplet diameters ranging from 3.70 to 5.19 µm. However emulsions prepared with corn syrup, HiCap 100 and corn syrup/HiCap 100 (50/50) showed Newtonian behavior and smaller droplet diameters ranging from 1.15 to 1.51 µm. For the drying process, a laboratory spray dryer and air temperature of 170 °C were used. Microparticles were characterized with respect to moisture content, water activity, particle size distribution and microstructure. Furthermore, encapsulation efficiency, sun protection factor in vitro and oxidative stability by the Rancimat method were determined. The microparticles had a diameter ranging from 14.51 and 29.19 µm and high values of encapsulation efficiency, above 84%. The particles produced with modified starches showed spherical shape without cracks or pores and those produced with only corn syrup showed some holes and cracks, that caused lower oxidative stability of these microparticles. The microparticles produced with HiCap 100 and corn syrup/HiCap 100 (50/50) stabilized by lecithin-chitosan showed the highest oxidative stability. The sun protection factor of particles ranged from 1.37 and 2.45 and 2.12 for the pure green coffee oil / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

A película do amendoim apresenta coloração vermelha intensa e é rica em compostos fenólicos, todavia o extrato líquido é instável e de difícil comercialização. Os objetivos deste trabalho foram extrair os pigmentos da película do amendoim, estudar o processo de secagem por atomização deste extrato, caracterizar os pós obtidos, bem como sua propriedade antioxidante, antimicrobiana e estabilidade durante o armazenamento, sempre comparando com o controle. Quanto a caracterização do extrato líquido foi analisado fenólicos totais, pH, umidade, cinzas, proteínas, lipídeos, açúcares, aflatoxina e acidez. Os extratos foram então misturados com agente carreador nas concentrações de 10, 20 e 30%, estes foram atomizados em spray dryer com temperaturas do ar de entrada de 130, 150 e 170ºC. Para obtenção da amostra controle, parte do extrato foi liofilizado sem a presença de agente carreador. Os pós obtidos foram caracterizados quanto à umidade, atividade de água, higroscopicidade, morfologia, tamanho das partículas, cor, teor de fenólicos totais, solubilidade, estabilidade, propriedade antimicrobiana e antioxidante pelos métodos: ORAC, DPPH e HPLC-ABTS on line. Na caracterização do extrato líquido foram obtidos os seguintes resultados: 0,24% de proteína, 2,31% de açúcares, 0,09% de cinzas, 1,41% de lipídeos, 0,91% de acidez titulável, 42,88 mg de ác. gálico eq./g de extrato (fenólicos totais), pH de 5,30, 90,93% de umidade e 1,81 ng aflatoxina/mL extrato (aflatoxina). Na caracterização dos pós, a umidade foi menor para pós secos a 170ºC e para concentração de 10% de maltodextrina e foi sempre menor que o controle. A higroscopicidade foi menor quanto maior a concentração de maltodextrina, pois esta tem baixa higroscopicidade. Temperaturas mais altas geraram pós mais higroscópicos, pois esses tinham menor umidade. Com relação à solubilidade, os valores variaram de 85,60 a 91,91%, obtendo-se maiores valores para pós com maiores concentrações de maltodextrina, pois esta apresenta elevados valores de solubilidade. O controle apresentou solubilidade mais baixa de 77,62%. Já os parâmetros de cor tiveram influência apenas da concentração de maltodextrina, sendo que as amostras com menor concentração apresentaram cor mais acentuada, o que era de se esperar visto que a maltodextrina apresenta coloração branca. Portanto, o controle sempre apresentou a coloração mais intensa frente aos pós atomizados. A temperatura de 170ºC originou pós de superfícies mais lisas, apresentando assim melhor escoamento. Com o estudo de estabilidade, verificou-se que as amostras atomizadas tiveram menor perda de cor em relação à liofilizada, e as amostras com maior concentração de maltodextrina (30%) preservaram melhor os fenólicos totais, destacando-se a temperatura de 150 ºC. Em relação à atividade antioxidante, o tratamento T5 se destacou frente aos outros, apresentando o melhor valor de atividade antioxidante por todos os métodos estudados. O extrato da película de amendoim em pó também apresentou atividade antimicrobiana contra as bactérias Gram-positivas Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes, apresentando ainda capacidade bactericida para Staphylococcus aureus. Frente a esse estudo, tem-se na película de amendoim um potencial aditivo natural, podendo ser utilizado como pigmento em pó que apresenta excelente estabilidade, baixa higroscopicidade e alta solubilidade; além de apresentar atividades biológicas como capacidade antioxidante e antimicrobiana. / The peanut skin presents intense red color and is rich in phenolic compounds, however the liquid extract is unstable and difficult to commercialize. The aim of this project was to extract the pigments of peanut skin, study the process of spray drying this extract, characterize the powders as well as its antioxidant properties, antimicrobial properties and storage stability, when compared to the control. The extract was characterized measuring the phenolic compounds, pH, moisture, ash, protein, lipids, sugars, aflatoxin and acidity. The extracts were then mixed with the carrier agent at concentrations of 10, 20 and 30%, these were atomized in a spray dryer at inlet air temperatures of 130, 150 and 170 º C. To obtain a control sample, part of the extract was freeze-dried without the presence of maltodextrin. The powders were characterized for moisture, water activity, hygroscopicity, morphology, particle size, color, total phenolic content, solubility, stability, antimicrobial and antioxidant properties by the methods: ORAC, DPPH and ABTS HPLC-online. In the analysis of the liquid extract, the following results were obtained: 0.24% protein, 2.31% sugar, 0.09% ash, 1.41% lipid, 0.91% titratable acidity, 42.88 mg of Galic acid eq. / g extract (phenolic), pH of 5.30, 90.93% moisture and 1.81 ng aflatoxin / mL extract (aflatoxin). In the analysis of the powders, moisture was lower for powders dried at 170ºC and with 10% maltodextrin concentration and was always lower than the control. The hygroscopicity is lower as higher the concentration of maltodextrin, since the last has low hygroscopicity. Higher temperatures generated more hygroscopic powders, because they reduced moisture. In concern to solubility, the values ranged from 85.60 to 91.91%; higher values were obtained for powders with higher concentrations of maltodextrin, since it has high solubility values. The control showed lower solubility of 77.62%. The color parameters were influenced only by the concentration of maltodextrin; the samples with lower concentrations showed more pronounced color, what was to be expected since maltodextrin is white. Therefore, controls have always presented with more intense color than the atomized powders. The temperature of 170 ºC originated powders with smoother surfaces, thus resulting in better flow. In the evaluation of stability, it was found that the atomized sample suffered lower color loss compared to the freeze dried sample, and samples with higher concentrations of maltodextrin (30%) had better preservation of total phenolics, especially at a temperature of 150ºC. In concern to antioxidant activity, the T5 treatment stood out compared to the others, showing the best values of antioxidant activity in all methods studied. The extract of peanut skin in powder also showed antimicrobial activity against Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes, with bactericidal properties against Staphylococcus aureus. This study clearly showed that peanut skin is a potential natural additive product and may be used as a powdered pigment which has excellent stability, low hygroscopicity and high solubility, besides having biological activities, such as antioxidant and antimicrobial capabilities.

Monascus é um fungo ascomiceto tradicionalmente utilizado na China. Os povos orientais utilizam o produto de sua fermentação em arroz não aglutinado, ao qual dão o nome de \"Ang-kak\", e no inglês, \"Red yeast rice\". Sabe-se que este extrato contém substâncias hipocolesterolêmicas, como a Monacolina K, inibidor competitivo da enzima HMG-CoA. Este trabalho se insere neste contexto uma vez que consiste na otimização da fermentação e secagem do extrato de Monascus ruber. Embora já existam estudos sobre a atividade biológica deste extrato, os quais comprovam seus benefícios, não há muitos estudos que visam otimizar a sua fermentação em meio submerso e a secagem do extrato. Para tanto, foram avaliados diversos parâmetros na fermentação através de dois planejamentos fatoriais. No primeiro planejamento, as variáveis estudadas foram o meio de cultura (meio arrozina-glicose e meio sólido de arroz) e agitação (0 rpm e 10 rpm). A agitação promoveu um leve aumento na produção de monacolina-K, já o meio líquido foi mais eficiente na produção desta substância do que o meio sólido de arroz. Baseado neste experimento escolheu-se o meio fermentativo para os demais estudos. No segundo experimento as variáveis estudadas foram a adição no meio arrozina-glicose de zinco, amônio e glutamato. Neste experimento pôde-se verificar que o a produção de monacolina K e de pigmentos foi maior no meio com concentrações intermediárias de zinco e de glutamato e com concentrações maiores de amônio. No estudo da secagem, realizou-se um planejamento Box Benkhin, a fim de se avaliar a influência da proporção do adjuvante: fármaco, do tempo de incorporação do excipiente e da temperatura sobre características do extrato seco como: densidade aparente, densidade de compactação, fator de Hausner, umidade residual, atividade de água, atividade antioxidante e teor de monacolina K. Em relação à proporção do adjuvante: droga pode-se afirmar que a menor produz pós com menor atividade de água e teor de umidade, porém todos os pós obtidos tiveram seu teor de umidade e atividade de água dentro do ideal e a análise estatística mostrou que a proporção do adjuvante: droga não influenciou de forma significativa a atividade de água e o teor de umidade; a proporção 7,5:1 produz melhor rendimento e pós com melhores propriedades de fluxo, por possuírem menores valores de índice de compressibilidade e fator de hausner, já com a proporção 10:1 fornece pós com maior teor de monacolina e maior atividade antioxidante. Em relação à temperatura pode-se afirmar que utilizando-se 50°C obteve-se pós com melhores propriedades de fluxo, ou seja, menor índice de compressibilidade e menor e fator de hausner. Utilizando temperatura de 80°C obteve-se menor atividade antioxidante, maior rendimento e maior teor de monacolina K. Contudo, a análise estatística mostrou que a temperatura não influenciou de forma significativa o teor de monacolina K. Com uma temperatura maior, 110°C obteve-se menor teor de umidade e maior teor de pigmentos vermelhos. Em relação ao tempo de mistura do adjuvante pode-se afirmar que com 1 minuto obteve-se maior teor de pigmentos e pós com melhores propriedades de fluxo, com 5 minutos obteve-se menor teor de pigmentos, maior rendimento, maior teor de monacolina K e menor atividade de água, já com 10 minutos obteve-se menor teor de umidade e maior porcentagem de inibição. A análise estatística demonstrou que o tempo de mistura não influencia de forma significativa a atividade antioxidante. / Monascus ruber is an ascomycete fungus traditionally used in China. Eastern peoples use the product of its fermentation in rice non-agglutinated, which they call Ang-kak (red yeast rice, in English). It is known that this extract contains hypocholesterolemic substances such as the Monacoline K, a competitive inhibitor of the HMG-CoA enzyme. This work comes into this context since it consists in the optimization of the fermentative and drying processes of the Monascus rubers extract. Despite the existence of studies on the biological activity of this extract, which support its benefits, not many aimed at optimizing the fermentative process in submerged conditions and the drying of the extract. This work aimed at optimizing the fermentative process and the drying of the Monascus rubers extract. In order to do such, several parameters of the fermentative process were evaluated through two factorial plannings. In the first one, the variables studied were the modes of culture (liquid culture and solid-state culture) and agitation (0 rpm and 10 rpm). Agitation led to a slight increase in the production of Monacoline-K, and the liquid culture was more efficient in the production of this substance than the solid-state culture. Based on these findings, the fermentative substrate for the following experiments was chosen. In the second experiment, the variables studied were the addition of zinc, ammonium and glutamate in the liquid culture. It was observed that the production of monacoline-k and pigments was increased in the substrates with intermediary concentrations of zinc and glutamate and higher concentration of ammonium. In the drying study, a Box-Benkhin planning was adopted in order to assess the influence of the adjuvant: drug proportion, excipient incorporation time and temperature over the characteristics of the dried extract, such as: apparent density, compactation density, Hausner factor, residual humidity, water activity, antioxidant activity and monacoline-K levels. Regarding the adjuvant: drug proportion, it can be stated that the 5:1 proportion produces powders with smaller water activity and humidity levels, however, all the powders obtained presented humidity levels and water activity within the ideal and, besides that, the statistical analysis showed that the adjuvant: drug proportion had no significant influence on water activity or humidity levels; the proportion of 7,5:1 produces greater quantities and powders with better flow properties, since they have lower values of IC and FH; and with the proportion of 10:1, powders with higher levels of monacoline-K and greater antioxidant activity can be obtained. Concerning temperature, it was observed that powders with better flow properties (lower IC and FH) were obtained at 50°C. At 80°C, lower antioxidant activity, greater quantities and higher levels of monacoline-K were observed, however, the statistical analysis showed that the temperature had no significant effect on the levels of monacoline-K. With a higher temperature (110°C), lower humidity levels and higher red pigment levels were obtained. Concerning the mix time adjuvant: drug proportion, it can be stated that with 1 minute higher levels of pigment and powders with better flow properties were obtained; lower levels of pigment, greater quantities, higher levels of monacoline-K and lower water activity were obtained with 5 minutes and; lower humidity level and greater percentage of inhibition were observed with 10 minutes, however, the statistical analysis showed that the mix time has no significant influence on the antioxidant activity.

The use of washable baghouses for fines collection in milk powder plants has been investigated. The main aim of this study was to increase the fundamental understanding of both operation and design of washable baghouses for application in milk powder plants. This work has focussed on the industrial scale. Industrial plant operating data has been collected, plant designs compared and analyses conducted on powder produced at the industrial scale. The amount of powder that becomes fines, the small size fraction of powder entrained in spray dryer outlet air streams, has been shown to be significantly greater than the traditionally vague estimate of 10 % to 20 %. The ratio of fines flows to total powder flows ranged from 49 ± 8 % to 86 ± 2 % depending on the powder type and plant operating conditions. A simple yet reliable method was developed to quantify fines flows based on measured powder size distributions of samples taken from around the plant. These estimates were supported by readings from an online optical scintillation instrument, which was shown to be capable of measuring fines flows at concentrations approximately four times the supposed maximum stated by the instrument’s manufacturer. Observations in another part of this work supported previous Fonterra observations showing that the amount of bulk fat in skim milk powder (SMP) has a large influence on the baghouse differential pressure. Fines flows measured by the optical scintillation instrument and analysis of other plant operating data showed that a change in bulk fat in SMP does not appear to cause any change in fines concentration. Observations of the surface of SMP by scanning electron microscopy, and electron spectroscopy for chemical analysis, both showed that fat is over-represented on the surface of the particles, and that only small increases in the bulk fat content are required to cause large increases in the surface fat coverage. It is hypothesised that increased fat on the surface of particles increases the clumping of SMP before deposition on the bags. Consequently, the powder forms more porous cakes and is less likely to penetrate into the interior of the filter bags, which also makes it easier to pulse clean powder from the filter bags. Therefore, the baghouse differential pressure is reduced. The design of pulse-jet baghouses from the literature was found to rely heavily on the authors past experience and approach, giving rise to large variation in recommended values of the key design parameters. A procedure for determining the optimal combination of these parameters was developed. This procedure showed that the main Fonterra washable baghouses are far from optimal because of their high air-to-cloth ratios, long bags and high elutriation and annular velocities. This procedure also showed that the Fonterra vibrating fluid bed washable baghouses are much closer to the optimum, which is the probable reason these washable baghouses have had almost no operational issues. Observations of the movement of the bags from below showed significant movement for bags near the inlet of the baghouse, indicating that this was the probable cause of the high bag damage in this zone. It is suggested that increasing the outer gap (distance between the baghouse wall and the bag on the edge of the bag bundle) be investigated further in an attempt to slow the annular velocity around the edge of the bag bundle and reduce bag movement. It is also recommended that stainless steel inspection hatches installed in the wall of a baghouse for this research, be included in all current and future washable baghouses because use of these hatches reduced the overall clean-in-place turn around time by 20 %. Computational fluid dynamics simulations of the air flow patterns within the Clandeboye Dryer 2 chamber were carried out using a commercial code CFX10.0. These simulations are possibly the first to include the influence of a spray dryer’s internal fluid bed airflow on the flow patterns within a spray dryer. As expected, the simulations showed the main air jet oscillated and precessed about the central axis with no apparent distinct frequency. In turn, the recirculation zones between the main jet and the chamber walls fluctuated in size. Different fluid bed flows within the industrial range had only a local influence on the air only flow field by reducing the length of the main jet. A different outlet boundary condition (including a flow resistance representing the baghouse) also appeared to have little influence on the overall flow field. Good agreement was found between the movements of the main jet via simulations and from telltale tufts installed in the plant dryer. This supported other indications that the simulations were an accurate representation of the actual flows. It was concluded that this project achieved its main aim of improving the fundamental understanding of washable baghouse operation and design, especially for application in milk powder plants. Also this project, as well as a change in production schedules, has helped to reduce downtime associated with the washable baghouses in the Fonterra Clandeboye Dryer 2 plant by an estimated 50 hours per annum.

O mirtilo é uma fruta nativa da América do Norte e ainda pouco conhecida no Brasil. O principal fator de interesse desta fruta é seu elevado potencial antioxidante associado à presença de compostos bioativos, em especial as antocianinas, responsáveis por efeitos benéficos para a saúde humana no tratamento de diversas doenças. O processamento do mirtilo para produção de suco gera em torno de 20% de resíduos (bagaço), o qual contém cerca de 60% das antocianinas totais presentes na fruta fresca. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar a recuperação das antocianinas presentes no bagaço proveniente da produção de suco de mirtilo, bem como o processo para manter sua estabilidade frente a certas condições ambientais para então servirem como aditivo alimentar. Para isso, a partir do bagaço de mirtilo, foram testadas diferentes condições de extração, utilizando água a 1% de ácido cítrico como solvente, nas temperaturas de 60 e 80 °C e tempos de 5, 15 e 45 minutos. Para extração das antocianinas a condição de 80 ºC durante 5 minutos apresentou o melhor resultado, totalizando 1.944 mg de cianidina-3-glicosídeo/100 g de bagaço em base seca, enquanto para extração de compostos fenólicos totais obteve-se o melhor resultado na temperatura de 80 ºC e 45 minutos analogamente à atividade antioxidante. A etapa subsequente à extração foi a microencapsulação das antocianinas presentes no extrato (80 ºC, 5 minutos) pela técnica de secagem por atomização (spray drying), utilizando como material de parede a maltodextrina e a goma arábica na concentração de 15% m/v. Quanto aos parâmetros de secagem, testaram-se as temperaturas do ar de entrada de 140 e 160 °C. Os pós obtidos foram analisados segundo os aspectos físicos de retenção de antocianinas, morfologia, umidade, higroscopicidade, solubilidade em água e atividade de água. Todas as condições testadas apresentaram um microparticulado com características físicas adequadas para sua estabilidade. Para estudo da degradação das antocianinas quando expostas à radiação ultravioleta (UV) foram feitas análises de concentração de antocianinas e variação de cor durante 41 dias, verificando-se duas cinéticas de degradação. Analisando a cinética mais lenta, o tempo de meia vida das micropartículas de antocianinas ficou entre 7,8 e 14,9 meses, sendo o pó obtido com maltodextrina e temperatura de ar de entrada de 140 ºC o qual se mostrou mais estável à radiação UV. / The blueberry is a native fruit from North America and still little known in Brazil. The main interest factor in this fruit is its high antioxidant potential associated with the presence of bioactive compounds, especially anthocyanins, responsible for beneficial effects on human health in the treatment of several diseases. From blueberry juice process, around 20% of waste (pomace) is generated, which contains about 60% of total anthocyanins present in the fresh fruit. This work aims to evaluate the recovery of anthocyanins present in the waste from blueberry juice production and the process to maintain its stability against some environmental conditions to be used as a replacement to synthetic dyes. The blueberry pomace was subjected to different anthocyanins extraction condition, using water with 1% citric acid as solvent, temperatures of 60 to 80 °C and times of 5, 15 and 45 minutes. The best extracted condition was at 80 °C for 5 minutes, yielding a total of 1,944 mg of anthocyanins extracted from pomace cyanidin-3-glucoside/100 g on dry weight basis, while for the phenolic compounds extraction the best result was obtained in the temperature of 80 ºC and 45 minutes analogously to the antioxidant activity. After the extraction, the subsequent step was the microencapsulation of anthocyanins in the extract with the technique of spray drying using as wall material maltodextrin and arabic gum. Regarding the parameters of drying, the inlet air temperature was 140 to 160 °C. The powders were analyzed according to the physical aspects of anthocyanin retention, morphology, moisture content, hygroscopicity, solubility in water and water activity. All conditions tested showed a microparticle with suitable physical characteristics for its stability. To study the anthocyanins degradation when exposed to ultraviolet irradiation, analysis of anthocyanin content and color variation were done during 41 days. Two degradation kinetics where observed. Analyzing the slower kinetics, the half life of anthocyanins micropaticles was between 7.8 and 14.9 months, being the powder obtained with maltodextrin and 140 °C inlet air temperature the most stable to UV radiation.

O mirtilo é uma fruta nativa da América do Norte e ainda pouco conhecida no Brasil. O principal fator de interesse desta fruta é seu elevado potencial antioxidante associado à presença de compostos bioativos, em especial as antocianinas, responsáveis por efeitos benéficos para a saúde humana no tratamento de diversas doenças. O processamento do mirtilo para produção de suco gera em torno de 20% de resíduos (bagaço), o qual contém cerca de 60% das antocianinas totais presentes na fruta fresca. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar a recuperação das antocianinas presentes no bagaço proveniente da produção de suco de mirtilo, bem como o processo para manter sua estabilidade frente a certas condições ambientais para então servirem como aditivo alimentar. Para isso, a partir do bagaço de mirtilo, foram testadas diferentes condições de extração, utilizando água a 1% de ácido cítrico como solvente, nas temperaturas de 60 e 80 °C e tempos de 5, 15 e 45 minutos. Para extração das antocianinas a condição de 80 ºC durante 5 minutos apresentou o melhor resultado, totalizando 1.944 mg de cianidina-3-glicosídeo/100 g de bagaço em base seca, enquanto para extração de compostos fenólicos totais obteve-se o melhor resultado na temperatura de 80 ºC e 45 minutos analogamente à atividade antioxidante. A etapa subsequente à extração foi a microencapsulação das antocianinas presentes no extrato (80 ºC, 5 minutos) pela técnica de secagem por atomização (spray drying), utilizando como material de parede a maltodextrina e a goma arábica na concentração de 15% m/v. Quanto aos parâmetros de secagem, testaram-se as temperaturas do ar de entrada de 140 e 160 °C. Os pós obtidos foram analisados segundo os aspectos físicos de retenção de antocianinas, morfologia, umidade, higroscopicidade, solubilidade em água e atividade de água. Todas as condições testadas apresentaram um microparticulado com características físicas adequadas para sua estabilidade. Para estudo da degradação das antocianinas quando expostas à radiação ultravioleta (UV) foram feitas análises de concentração de antocianinas e variação de cor durante 41 dias, verificando-se duas cinéticas de degradação. Analisando a cinética mais lenta, o tempo de meia vida das micropartículas de antocianinas ficou entre 7,8 e 14,9 meses, sendo o pó obtido com maltodextrina e temperatura de ar de entrada de 140 ºC o qual se mostrou mais estável à radiação UV. / The blueberry is a native fruit from North America and still little known in Brazil. The main interest factor in this fruit is its high antioxidant potential associated with the presence of bioactive compounds, especially anthocyanins, responsible for beneficial effects on human health in the treatment of several diseases. From blueberry juice process, around 20% of waste (pomace) is generated, which contains about 60% of total anthocyanins present in the fresh fruit. This work aims to evaluate the recovery of anthocyanins present in the waste from blueberry juice production and the process to maintain its stability against some environmental conditions to be used as a replacement to synthetic dyes. The blueberry pomace was subjected to different anthocyanins extraction condition, using water with 1% citric acid as solvent, temperatures of 60 to 80 °C and times of 5, 15 and 45 minutes. The best extracted condition was at 80 °C for 5 minutes, yielding a total of 1,944 mg of anthocyanins extracted from pomace cyanidin-3-glucoside/100 g on dry weight basis, while for the phenolic compounds extraction the best result was obtained in the temperature of 80 ºC and 45 minutes analogously to the antioxidant activity. After the extraction, the subsequent step was the microencapsulation of anthocyanins in the extract with the technique of spray drying using as wall material maltodextrin and arabic gum. Regarding the parameters of drying, the inlet air temperature was 140 to 160 °C. The powders were analyzed according to the physical aspects of anthocyanin retention, morphology, moisture content, hygroscopicity, solubility in water and water activity. All conditions tested showed a microparticle with suitable physical characteristics for its stability. To study the anthocyanins degradation when exposed to ultraviolet irradiation, analysis of anthocyanin content and color variation were done during 41 days. Two degradation kinetics where observed. Analyzing the slower kinetics, the half life of anthocyanins micropaticles was between 7.8 and 14.9 months, being the powder obtained with maltodextrin and 140 °C inlet air temperature the most stable to UV radiation.

O mirtilo é uma fruta nativa da América do Norte e ainda pouco conhecida no Brasil. O principal fator de interesse desta fruta é seu elevado potencial antioxidante associado à presença de compostos bioativos, em especial as antocianinas, responsáveis por efeitos benéficos para a saúde humana no tratamento de diversas doenças. O processamento do mirtilo para produção de suco gera em torno de 20% de resíduos (bagaço), o qual contém cerca de 60% das antocianinas totais presentes na fruta fresca. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar a recuperação das antocianinas presentes no bagaço proveniente da produção de suco de mirtilo, bem como o processo para manter sua estabilidade frente a certas condições ambientais para então servirem como aditivo alimentar. Para isso, a partir do bagaço de mirtilo, foram testadas diferentes condições de extração, utilizando água a 1% de ácido cítrico como solvente, nas temperaturas de 60 e 80 °C e tempos de 5, 15 e 45 minutos. Para extração das antocianinas a condição de 80 ºC durante 5 minutos apresentou o melhor resultado, totalizando 1.944 mg de cianidina-3-glicosídeo/100 g de bagaço em base seca, enquanto para extração de compostos fenólicos totais obteve-se o melhor resultado na temperatura de 80 ºC e 45 minutos analogamente à atividade antioxidante. A etapa subsequente à extração foi a microencapsulação das antocianinas presentes no extrato (80 ºC, 5 minutos) pela técnica de secagem por atomização (spray drying), utilizando como material de parede a maltodextrina e a goma arábica na concentração de 15% m/v. Quanto aos parâmetros de secagem, testaram-se as temperaturas do ar de entrada de 140 e 160 °C. Os pós obtidos foram analisados segundo os aspectos físicos de retenção de antocianinas, morfologia, umidade, higroscopicidade, solubilidade em água e atividade de água. Todas as condições testadas apresentaram um microparticulado com características físicas adequadas para sua estabilidade. Para estudo da degradação das antocianinas quando expostas à radiação ultravioleta (UV) foram feitas análises de concentração de antocianinas e variação de cor durante 41 dias, verificando-se duas cinéticas de degradação. Analisando a cinética mais lenta, o tempo de meia vida das micropartículas de antocianinas ficou entre 7,8 e 14,9 meses, sendo o pó obtido com maltodextrina e temperatura de ar de entrada de 140 ºC o qual se mostrou mais estável à radiação UV. / The blueberry is a native fruit from North America and still little known in Brazil. The main interest factor in this fruit is its high antioxidant potential associated with the presence of bioactive compounds, especially anthocyanins, responsible for beneficial effects on human health in the treatment of several diseases. From blueberry juice process, around 20% of waste (pomace) is generated, which contains about 60% of total anthocyanins present in the fresh fruit. This work aims to evaluate the recovery of anthocyanins present in the waste from blueberry juice production and the process to maintain its stability against some environmental conditions to be used as a replacement to synthetic dyes. The blueberry pomace was subjected to different anthocyanins extraction condition, using water with 1% citric acid as solvent, temperatures of 60 to 80 °C and times of 5, 15 and 45 minutes. The best extracted condition was at 80 °C for 5 minutes, yielding a total of 1,944 mg of anthocyanins extracted from pomace cyanidin-3-glucoside/100 g on dry weight basis, while for the phenolic compounds extraction the best result was obtained in the temperature of 80 ºC and 45 minutes analogously to the antioxidant activity. After the extraction, the subsequent step was the microencapsulation of anthocyanins in the extract with the technique of spray drying using as wall material maltodextrin and arabic gum. Regarding the parameters of drying, the inlet air temperature was 140 to 160 °C. The powders were analyzed according to the physical aspects of anthocyanin retention, morphology, moisture content, hygroscopicity, solubility in water and water activity. All conditions tested showed a microparticle with suitable physical characteristics for its stability. To study the anthocyanins degradation when exposed to ultraviolet irradiation, analysis of anthocyanin content and color variation were done during 41 days. Two degradation kinetics where observed. Analyzing the slower kinetics, the half life of anthocyanins micropaticles was between 7.8 and 14.9 months, being the powder obtained with maltodextrin and 140 °C inlet air temperature the most stable to UV radiation.