Orientador: Fernando Antonio Cabral / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SanchezCamargo_AndreadelPilar_M.pdf: 1763111 bytes, checksum: fb811fe66c73cb991c3e4abf5c786d7b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O rendimento de processamento e a composição centesimal dos resíduos de camarão-rosa (Farfantepenaeus paulensis) foram investigados. Os resultados indicaram que nos resíduos de camarão (cabeça, casca e caudas liofilizadas) apresenta-se um alto conteúdo protéico (48,8% b.s.) e um alto nível de resíduo mineral (27,0% b.s.). Os resíduos de camarão apresentaram um baixo teor de lipídeos (4,9% b.s.), embora seja alto quando comparado com outra classe de camarões capturados no Brasil. A composição de ácidos graxos mostrou que os lipídeos extraídos contém um alto teor de ácidos graxos insaturados, principalmente EPA (C20:5; n-3) e DHA (C22:6; n-3). A fim de estabelecer um processo eficiente e ambientalmente amigável da recuperação de lipídeos e astaxantina (ASX) (o principal carotenóide e antioxidante presente nos resíduos), foram comparados três tipos de processo de extração: a) Extração com solvente orgânico, b) Extração supercrítica com CO2, tendo como variáveis de processo, pressão (200-400 bar) e temperatura (40-60°C) e c) Extração supercrítica com CO2 e etanol como co-solvente, variando a concentração do etanol na mistura de solvente extrativo (5, 10 e 15% m/m). Os resultados mostraram que a máxima quantidade de astaxantina extraída do residuo foi de 53 ± 2 µg de ASX/g de resíduo b.s., quando empregado como solvente uma mistura 60% (v/v) n-hexano em álcool isopropílico (IPA). Por sua vez, a extração com CO2 supercritico, mostrou que a melhor condição de extração dos carotenóides foi a 370 bar e 43°C(20,72 µg ASX/g de resíduo b.s.). Observou-se que a pressões maiores do que 300 bar e temperaturas entre 40 e 50 °C, os extratos atingiram concentrações de astaxantina maiores de 1000 µg ASX/g de extrato b.s, valor similar ao encontrado na extração com IPA e n-hexano, mostrando a extração supercrítica como uma tecnologia alternativa. O uso de co-solvente mostrou um aumento na extração tanto de lipídeos quanto de astaxantina, indicando que a maior condição de extração destes compostos foi atingida quando utilizo-se 15% m/m de etanol (93,8% na recuperação de lipídeos e 62,8% na recuperação de astaxantina). Por sua parte, a extração dos ácidos graxos poliinsaturados aumentou conforme a temperatura e a pressão aumentaram e a medida que era adicionado etanol ao CO2. A astaxantina foi identificada em todos os extratos por meio da comparação com o seu padrão puro por cromatografia de camada delgada (CCD) e quantificada por espectrofotometria / Abstract: The yield processing by-products and the proximate composition of shrimp waste from the redspotted shrimp (Penaeus paulensis) was investigated. Shrimp¿s waste (freeze-dried head, shell and tail) was found of high protein content (48,8 % dry wt.) and high level of ash (27,0 % dry wt.). The shrimp waste had low lipid content (4,9% dry wt.), although it was higher than other kind of shrimp captured in Brazil. The fatty acid compositions showed that the lipids had high content of fatty acids unsaturated, mainly EPA (C20:5; n-3) and DHA (C22:6; n-3). In order to establish an efficient and environmentaly friendly recovery of lipids and astaxanthin (ASX) (the major carotenoid and antioxidant present in the waste) was compared three types of extraction process: a) extraction with organic solvents, b) Supercritical CO2 extraction, with the process variables pressure (200-400 bar) and temperature (40-60 °C) and c) extraction with supercritical CO2 and ethanol as cosolvent, varying the concentration of ethanol in the extractive solvent mixture (5 , 10 and 15% (w/ w)).The results showed that the maximum amount of astaxanthin extracted from the residue was 53,30 µg ASX / g of waste (dry wt.), when used as solvent a mixture of hexane and isopropyl alcohol (IPA) at a ratio of 60: 40 (% v/v). The supercritical CO2 extraction, showed that the best condition of extraction of carotenoids was 370 bar and 43 °C (20,72 µg ASX / g of waste dry wt.). It was observed that the higher pressure of 300 bar and temperatures between 40 and 50 ° C, reached concentrations of astaxanthin in the extract over 1000 ASX µg/gextract, this value was similar to that extraction with the extraction with IPA and nhexane, showing the supercritical extraction as a competitive technology. The use of co-solvent showed an increase in both lipid and astaxanthin extraction, showing that the optimum extraction of these compounds was achieved when used 15% (w/w) ethanol (93.8 % lipid recovery and 62.8 % astaxanthin recovery). With regard, the extraction of polyunsaturated fatty acids, their content in the extract was improved as the temperature and pressure increased and as ethanol was added to CO2. Astaxanthin was identified in all extracts by comparing with their standard pure by Thin Layer Chromatography (TLC) and quantified by spectrophotometry / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Fernando Antonio Cabral, Pedro Melillo de Magalhães / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinezCorrea_HugoAlexander_D.pdf: 12984734 bytes, checksum: 34a2c042bc6939af2af1c5d398b6e2cc (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta pesquisa teve por objetivo a obtenção de extratos naturais por meio da combinação de processos de extração. Extratos foram obtidos a partir de extração em uma etapa ou em duas etapas; neste último caso a primeira etapa foi com CO2 supercrítico (400 bar, 60 °C) e a segunda etapa, etanol (25 °C) ou água (60 °C). Foram empregadas as seguintes matrizes vegetais: B. dracunculifolia, E. uniflora, C. longa L. , A. annua e B. pilosa. Todos os extratos foram caracterizados quanto ao conteúdo de compostos fenólicos totais, de flavonóides totais e concentração de algumas substâncias alvo específicas: ácido 3,5-diprenil-4-hidroxicinâmico (DHCA, artepillin C) em extratos da B. dracunculifolia, artemisinina em extratos de A. annua e curcumina em extratos de C. longa L. Foi determinada a atividade antioxidante pelos métodos do DPPH e descoloração de beta caroteno (DBC), e atividade antiplasmódica. O estudo foi complementado com a obtenção de dados experimentais de solubilidade de esqualeno em CO2 supercrítico a 40, 50 e 60 °C nas pressões de 100, 200, 300 e 400 bar. Dados de solubilidade da artemisinina em CO2 supercrítico reportados na literatura foram usados. Para este dois sistemas foi estudada a capacidade de equações de estado e modelos empíricos na descrição termodinâmica do seu comportamento.A análise de resultados mostrou que a combinação de processos resulta em uma estratégia eficiente para obtenção de extratos com diferentes composições e funcionalidade. Nesse sentido, a influência da extração supercrítica como primeira etapa é dependente da matriz vegetal estudada e do solvente empregado na segunda etapa. Nas matrizes B. dracunculifolia, B. pilosa e A annua, processos em etapa única com etanol permitem obter extratos mais concentrados em compostos da família dos flavonóides. O CO2 supercrítico e etanol permitiram obter extratos mais concentrados em artemisinina (95,1 mg/g e 95,6 mg/g). Artepilin C foi extraído com maior eficiência com CO2 supercrítico (17,26 mg/g e 26,40 mg/g para duas amostras da B. dracunculifolia). Para processo em duas etapas, a influência da extração com CO2 supercrítico sobre a etapa posterior de extração etanólica foi positiva, obtendo-se extratos 1,6 vezes mais concentrados em curcumina a partir da C. longa, e em compostos fenólicos a partir da B. dracunculifolia, C. longa, A, annua e B. pilosa. Os resultados para atividade antioxidante mostram que extratos etanólicos (E, SCE) apresentam alta atividade para extratos de B. dracunculifolia, E. uniflora e C. longa, tanto no método do DPPH, quanto no método de descolaração do ß-caroteno (DBC). Em relação à atividade antiplasmódica, a extração etanólica em duas etapas, a partir de B. pilosa, permitiu obter extratos mais ativos dentre os estudados, com concentração inibitória (IC50) igual a 126,3 µg/mL. A modelagem termodinâmica de dados de solubilidade de artemisina e esqualeno em scCO2 mostrou que a equação cúbica de Peng-Robinson apresentou melhor descrição do comportamento termodinâmico em relação à equação GC EOS (equação de estado por contribuição de grupos). O modelo GC EOS, descreve parcialmente o comportamento experimental da solubiliade do esqualeno em dióxido de carbono supercrítico, resultando fortemente dependentes dos parâmetros dos compostos puros e dos métodos usados na predição dos mesmos / Abstract: This study aimed to obtain extracts by combination of extraction processes. These extracts were obtained from single extraction step or two steps, in the latter case the first step was with supercritical CO2 (60 °C and 400 bar) and a second step, ethanol (25 °C) or water (60 °C). We used the following matrices plant B. dracunculifolia, E. uniflora, C. longa L. A. annua and B. pilosa. All extracts were analyzed for content of total phenolics, total flavonoids and concentration of specific target substances: 3.5-cinnamic acid-4-hydroxycinnamic (DHCA, artepillin C) in extracts of B. dracunculifolia, artemisinin in extracts of A. annua and curcumin in extracts of C. longa L. Functional properties were determined: antioxidant activity by DPPH and ß-carotene bleaching (DRB) assays and antiplasmodial activity. The study was complemented with the experimental determination of squalene solubility in supercritical CO2 at 40, 50 and 60 ° C at pressures of 100, 200, 300 and 400 bar. Data solubility of artemisinin in supercritical CO2 reported in the literature were used. For these two systems we studied the ability of equations of state and empirical models in the thermodynamic description of their behavior. The results showed that combination processes is an effective strategy to obtain extracts with different compositions and functionality. It was found that the influence of supercritical CO2 extraction as a first extraction step varies with plant matrix and solvent used on the second step. For B. dracunculifolia, B. pilosa and A. annua, ethanolic one-step processes, produces more concentrated extracts on flavonoids compounds. The supercritical CO2 and ethanol on single step process allows to obtain more concentrated extracts on artemisinin (95.1 mg/g and 95.6 mg/g, respectively). Artepillin C was more efficiently extracted from B. dracunculifolia with supercritical CO2 (17.26 mg/g and 26.40 mg/g for two samples of B. dracunculifolia). For two step process, positive influence of previous supercritical CO2 extraction on the later ethanolic stage, producing extracts 1.6 times more concentrated on curcumin from C. longa, and phenolic compounds from B. dracunculifolia, C. Longa, A. anua and B. pilosa. Results for antioxidant activity showed that ethanolic extracts (E, SCE) from B. dracunculifolia, E. uniflora and C. longa, had high activity on DPPH and ß-carotene bleaching (DBC) assays. For antiplasmodial activity, ethanolics extracts from B. pilosa on two steps process were the most active among those studied, with inhibitory concentration (IC50) equal to 126.3 mg / mL. Thermodynamic modeling for artemisinin and squalene solubility in supercritical CO2 showed best performance for Peng-Robinson equation in to describing thermodynamic behavior than GC EOS Equation (Group contribution Equation of State), which partially describes the behavior of squalene solubility. In all cases the results were found strongly dependent on the parameters of pure compounds and methods used to predict them / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: M. Angela de A. Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:30:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veggi_PriscillaCarvalho_M.pdf: 1761382 bytes, checksum: 637112e200f071539191361e637c14ed (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo do custo de manufatura para diferentes técnicas de extração: extração com solventes a baixa pressão (LPSE: Low Pressure Solvent Extraction) em taque agitado e percolação, e extração supercrítica (SFE: Supercritical Fluid Extraction). As estimativas dos custos para os processos de extração LPSE por agitação e percolação foram realizadas por meio do simulador de processos SuperPro DesignerÒ. Foi realizado um estudo experimental para a obtenção, por extração supercrítica, de polifenóis de folhas de pitanga (Eugenia uniflora). Para o estudo do aumento de escala, assumiu-se que os parâmetros em escala laboratorial: rendimento da extração, tempo e a relação entre a massa de alimentação e solvente, são mantidos constantes para o equipamento em escala industrial. Assim, as estimativas foram realizadas tendo como base dados de literatura para a matriz vegetal macela (Achyrocline satureioides). Os estudos foram realizados para extratores de 50 L, 100 L e 300 L. Os custos de manufatura para LPSE em taque agitado e percolação foram: US$ 877,21/kg; US$ 698,73/kg; US$ 573,34/kg e US$ 814,46/kg; US$ 567,86/kg; US$ 384,00/kg, respectivamente em extratores de 50 L, 100 L e 300 L. Notou-se a influência dos parâmetros tempo e rendimento no custo dos extratos. Posteriormente, um estudo do custo do extrato através do processo SFE para mesma matriz vegetal foi realizado. Porém, para SFE o custo do extrato foi estimado através do parâmetro tCER, tempo em que aproximadamente 70 % do leito de extração é esgotado, sendo esta uma boa estimativa para o menor tempo de ciclo. O custo de manufatura do extrato obtido por SFE foi US$ 585,49/kg. Uma avaliação comparativa entre os três processos foi realizada e, dentre os principais custos obtidos: de investimento inicial, matéria-prima e utilidades, notou-se que o custo de investimento não é predominante na formação do custo de manufatura. O custo de matéria-prima para alguns dos tamanhos de extratores representou o fator preponderante. Posteriormente à esta etapa, foi realizado o estudo da cinética do processo de extração supercrítica para obtenção do extrato de folhas da pitanga (Eugenia uniflora) a partir de dados otimizados da literatura; este estudo foi realizado em coluna de extração de 300 mL. Utilizou-se temperatura e pressão de 333,15 K e 60 MPa sob diferentes condições de vazão a fim de estudar o comportamento cinético da extração em relação ao rendimento e à presença de compostos voláteis. Ainda foram realizadas análises para identificação dos compostos por cromatografia em camada delgada (CCD) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM). O estudo do aumento de escala foi realizado usando-se uma unidade piloto equipada com dois extratores de 5 L contendo 3 separadores (S1, S2 e S3); como referência foi empregado o ensaio cinético realizado para folhas de pitanga na coluna de 300 mL. Seguindo o critério de aumento de escala em que se mantém constante a proporção entre a massa de solvente e a massa de matéria-prima, o aumento de escala foi de 17 vezes. Para os experimentos foram selecionadas as seguintes condições de operação para os três separadores S1, S2 e S3: 10 MPa/333,15 K; 7 MPa/303,15 K e 3 MPa /313,15 K, respectivamente. Quatro pontos selecionados da cinética de extração em coluna de 300 Ml foram então reproduzidos. O custo do extrato foi estimado utilizando o simulador SuperPro DesignerÒ obtendo-se um custo do manufatura de US$ 449,89/kg / Abstract: In this work a comparative study of the cost of manufacturing (COM) for different extraction techniques is presented: low pressure solvent extraction (LPSE) in agitation and percolation, and supercritical fluid extraction (SFE). The COM estimation was carried using the processes simulator SuperPro Designer®; agitation and percolation LPSE processes were developed in the simulator. An experimental study to obtain poliphenols by supercritical fluid extraction from leaves of pitanga (Eugenia uniflora) was also performed. For the scale-up study it was assumed that the parameters for the laboratorial scale SFE unit: yield of extraction, time and ratio between the feed mass and solvent mass are kept constant for the equipment in industrial scale. The estimations were carried using literature information for the vegetable matrix macela (Achyrocline satureioides). The studies were done for extraction vessels of 50 L, 100 L and 300 L. The COM for LPSE agitation and percolation processes were: US$ 877.21/kg; US$ 698.73/kg; US$ 573.34/kg and US$ 814.46/kg; US$ 567.86/kg; US$ 384.00/kg, respectively for extractors of 50 L, 100 L and 300 L. It was observed the influence of time and yield parameters on the COM. Later, a study of SFE process COM for the same vegetable matrix was done. For SFE the COM was estimated using the tCER parameter as cycle time, where approximately 70% of extraction bed is exhausted, being this a good estimation. The COM of extract obtained by SFE was US$ 585.49/kg. A comparative evaluation between the tree processes was carried out, and among the major costs factors: investment, raw material and utilities, it was observed that the investment cost is not predominant in the COM of the extracts. The raw material cost certain vessel sizes represented the major cost factor. After this step, a study of the SFE kinetics for leaves of pitanga (Eugenia uniflora) was carried out. The operating conditions were selected from optimized data from literature; this study was done in a 300 mL column vessel. It was utilized temperatures and pressure of 333.15 K and 60 MPa under different flow rates in order to study the kinetic behavior of the overall extraction curve and the presence of volatile compounds. Thin layer chromatography (TLC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analyses were used for identification of the compounds present in the extract. The scale-up study was carried out using a pilot unit equipped with two extractor of 5L vessel containing 3 separators vessels (S1, S2 and S3); as reference the kinetic assay for pitanga leaves in 300 mL column vessel was used. According to the scaleup criterion that the ratio between solvent mass and raw material mass is kept constant, the scale-up was of 17 times. For the experiment the following operation condition for the three separators S1, S2 and S3 were selected: 10 MPa/333.15 K; 7 MPa/303.15 K and 3 MPa /313.15 K, respectively. Four points selected from kinetic experiment in 300 mL column vessel were reproduced. The extract COM was estimated using simulator SuperPro DesignerÒ (US$ 449,89/kg) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos