A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345244.pdf: 2516360 bytes, checksum: 2039836060fe90bd38f5cc0c073cdd58 (MD5) Previous issue date: 2016 / A utilização de microalgas é crescente em diversas áreas de estudo por sua grande variedade e características. Neste contexto, a secagem é uma etapa importante na produção da biomassa de microalgas, pois permite a obtenção de um produto estável e estocável para posterior processamento. Com esta motivação, foi proposto um estudo acerca do processo de secagem da biomassa da espécie Scenedesmus acuminatus pela técnica de leito de jorro. Diferentes vazões de alimentação da biomassa (0,25, 0,45, 0,60 e 0,80 mL min-1) foram testadas com a temperatura do ar de secagem a 60 ºC. A modelagem fenomenológica e simulação foi realizada em um primeiro momento considerando os aspectos da fluidodinâmica do ar de secagem em estado estacionário. Em um segundo passo, adicionou-se de forma acoplada e transiente os fenômenos de transferência de calor e massa referentes à secagem. Os resultados experimentais permitiram avaliar a pertinência do modelo. Vários modelos de isotermas foram ajustados aos dados experimentais, sendo que o modelo que melhor representou esses dados foi de Oswin modificado, apresentando coeficiente de determinação igual a 0,989. A modelagem fenomenológica e simulação realizada reproduziram de forma adequada o comportamento obtido no estudo experimental, resultando nos perfis de velocidade, pressão, umidade e temperatura. Com os resultados experimentais e as simulações realizadas, nota-se que uma quantidade de sólido seco é sempre acumulada na câmara de secagem até que a alimentação seja encerrada. O produto final apresentou umidade média na faixa de 5,37 a 7,3 % em base seca que se situa na faixa permitida comercialmente. No âmbito das condições testadas, a alimentação de 0,80 mL min-1 gerou melhores desempenhos no secador, com eficiência da massa de sólido recuperado (58,27 %).<br> / Abstract : The use of microalgae is increasing in several study areas due to its great variety and characteristics. In this context, drying is an important step in the production of microalgae biomass, since it allows obtaining a stable product and storage for further processing. With this motivation, we propose a study of the drying process of microalgae Scenedesmus acuminatus by spouted bed technique. Different biomass feed flow rates (0.25, 0.45, 0.60 and 0.80 mL min-1) were tested with the temperature of the drying air at 60 °C. The phenomenological modeling and simulation was performed at first considering the aspects of fluid dynamics of the drying air in steady state. In a second step, it was added and transiently coupled heat and mass transfer phenomena related to drying. The experimental results allowed us to evaluate the relevance of the model. Several models isotherms were fitted to experimental data, and the model that best represented the data was modified Oswin, with coefficient of determination equal to 0.989. The phenomenological modeling and simulation performed correctly reproduced the behavior obtained in the experimental study, resulting in profiles of velocity, pressure, humidity and temperature. With the experimental results and the simulations carried out, it is noted that an amount of dry solid is always accumulated in the drying chamber until the feed is closed. The final product presented average humidity in the range of 5.37 to 7.3 % on a dry basis, which is in the commercially permissible range. Under the conditions tested, the feed of 0.80 mL min-1 generated better performances in the dryer, with efficiency of the recovered solid mass (58.27 %).

LARA JÚNIOR, Jovan Marques. Obtenção de polpa de manga (Mangifera indica L.) em pó pelo processo em spray-dryer. 2017. 92 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-04-18T23:40:50Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_jmlarajunior.pdf: 1986598 bytes, checksum: 90364e3becc8b59aa16b2752d2dc18db (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-04-19T19:26:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_jmlarajunior.pdf: 1986598 bytes, checksum: 90364e3becc8b59aa16b2752d2dc18db (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T19:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_jmlarajunior.pdf: 1986598 bytes, checksum: 90364e3becc8b59aa16b2752d2dc18db (MD5) Previous issue date: 2017 / The transformation of fruits into poder, specially the mango, comes against the needing of improving the yield of these fruits and also add some value to the product. This work aims to obtain mango’s pulp in poder using the spray-dryer process. The variety of mango tommy atkins was used as raw material. The work was divided into: microscopic evaluation, sorption isotherms and pulping characteristics of the pulp powder at different levels of maltodextrin; experimental design, where the yield, moisture, coordinate b* and ascorbic acid content were evaluated as variables; characterization of the whole pulp and the pulp powder with 30 % maltodextrin, where moisture, water activity, soluble solids content, ph, titratable total acidity, ascorbic acid, color (L*, a* and b*), total carotenoids, reducing and total sugars, solubility and hygroscopicity were evaluated; and study the physical-chemical stability of the pulp powder with 30% maltodextrin. When evaluating the particles microscopically it was observed that the control samples and the samples with 10 % of maltodextrin presented bridges interconnecting the particles. The particles in the 20 and 30 % maltodextrin samples presented more rounded, heterogenic but clustered forms. For the isotherms at the temperatures and concentrations evaluated, the gab model more accurately described the sorption isotherms of the powdered mango pulp, presenting R2 values close to 1 and errors less than 10 %. When checking the values of the flow indices of the evaluated samples, it was observed that they presented a cohesive behavior. The experimental design showed that the best parameter to be used in mango drying was 30 % maltodextrin and temperature at 130 °C. In the characterization, the evaluated parameters, with the exception of pH, presented significant differences between the mango pulp and the mango pulp powder at a 95 % confidence level. The experimental design showed that the best parameter to be used in the mango’s drying was with 30 % of maltodextrin and temperature of 130 ºC. In the characterization, the evaluated parameters, with the exception of ph, presented significant differences between the mango pulp and the mango pulp powder at a 95 % confidence level. A reduction of 72.63 % of the ascorbic acid content and a significant reduction (p ≤ 0.05) of the b * coordinate, in the colorimetric test, in the order of 56.4 % between the whole pulp and its atomized powder . The spray-drying process was an efficient method in drying mango’s pulp with the use of maltodextrin as a drying aid. The pulp of mango powder was stable during 90 days of storage in laminated and polyethylene packages. / A transformação de frutos em pó, especialmente a manga, vem de encontro à necessidade de melhorar o aproveitamento desses frutos além de agregar valor ao produto. Este trabalho teve por objetivo a obtenção de polpa de manga em pó utilizando o processo em spray-dryer. Foi utilizado como matéria prima a manga Tommy Atkins. O trabalho foi dividido em: avaliação microscópica, isotermas de sorção e características de escoabilidade da polpa em pó em diferentes teores de maltodextrina; planejamento experimental, onde foi avaliado como variáveis respostas o rendimento, umidade, coordenada b* e teor de ácido ascórbico; caracterização da polpa integral e da polpa em pó com 30 % de maltodextrina, onde avaliado umidade, atividade de água , teor de sólidos solúveis, pH, acidez total titulável, ácido ascórbico, cor (L*, a* e b*), carotenoides totais, açucares redutores e totais, solubilidade e higroscopicidade; e estudo da estabilidade físico-química da polpa em pó com 30 % de maltodextrina. Ao avaliar as partículas microscopicamente observou que as amostras controle e com 10 % de maltodextrina apresentaram pontes interligando as partículas. As partículas das amostras com 20 e 30 % de maltodextrina apresentaram formatos mais arredondados, heterogênicas, porém agrupadas. Para as isotermas nas temperaturas e concentrações avaliadas, o modelo de GAB descreveu com maior precisão as isotermas de sorção da polpa de manga em pó, apresentando valores de R2 próximos de a 1 e erros menores que 10 %. Ao verificar os valores dos índices de fluxo das amostras avaliadas observou-se que os mesmos apresentaram comportamento coesivo. O planejamento experimental demonstrou que o melhor parâmetro a ser utilizado na secagem de manga foi 30 % de maltodextrina e temperatura a 130 °C. Na caracterização, os parâmetros avaliados, com exceção do pH, apresentaram diferenças significativas entre a polpa de manga integral e a polpa manga em pó a um nível de 95 % de confiança. Destacando-se a redução de 72,63 % do teor de ácido ascórbico e uma redução significativa (p ≤ 0,05) da coordenada b*, no teste colorimétrico, na ordem de 56,4 % entre a polpa integral e seu pó atomizado. O processo de secagem em spray-dryer demonstrou-se eficiente na secagem de polpa de manga com uso de maltodextrina como adjuvante de secagem. A polpa de manga em pó apresentou-se estável durante 90 dias de armazenamento em embalagens laminadas e de polietileno.

As proteínas vegetais vêm sendo largamente utilizadas na indústria alimentícia como substitutas da proteína animal, além de agir como um ingrediente funcional nos mais variados produtos. Dentre as proteínas mais utilizadas encontra-se a proteína texturizada de soja. Seu processamento envolve uma etapa de secagem que é uma das operações unitárias mais relevantes e desafiadoras para a indústria alimentícia. Neste trabalho, determinaram-se as curvas de secagem de três diferentes tipos de proteína texturizada de soja (PTS), através de diferentes experimentos, variando-se a temperatura do ar de secagem (T) – 90, 110 e 130°C – a velocidade do ar de secagem (v) – 100, 125 e 150 cm.s-1 – e a altura da camada de produto (h) – 3 e 6 cm para a PTS Tipo I, 2,5 e 5 cm para a PTS Tipo II e 5 e 10 cm para a PTS Tipo III. A partir dos dados experimentais obtidos de teor de umidade em função do tempo, fez-se o ajuste a um modelo exponencial de duas constantes. Todas as combinações de parâmetros apresentaram ajustes de boa qualidade, cujos coeficientes de correlação foram superiores a 0,99. Uma das constantes obtidas (C1) apresentou valores muito próximos à unidade para todos os casos (e para os três tipos de PTS), enquanto que a outra constante (C2) apresentou valores variáveis. Realizouse, então, uma análise estatística (Teste F), a fim de verificar quais dos parâmetros estudados (bem como seus efeitos de interação) eram significativos para a determinação da constante C2 do modelo exponencial. Para as PTS tipos I e II, a um nível de 95% de significância, todos os parâmetros e efeitos de interação apresentaram-se significativos para a determinação de C2 e desenvolveu-se, então, um modelo estatístico de dez constantes em função destes Obteve-se um ótimo ajuste dos dados de C2 em função dos parâmetros aos modelos testados, atingindo-se valores de erro médio relativo (EMR) sempre inferiores a 10% e coeficientes de correlação elevados. Para a PTS Tipo III apenas dois dos parâmetros testados, somados a dois efeitos de interação, mostraram-se significativos. Apesar disso, foram obtidos os melhores ajustes através, novamente, do modelo de 10 constantes. Assim, para os três tipos de PTS, foi possível a obtenção de um modelo que prevê o tempo de processo de cada tipo de PTS, para que se atinja uma determinada umidade final, ou vice-versa, em função da umidade inicial da amostra, de sua umidade de equilíbrio e dos parâmetros de processo (T, v e h). Paralelamente, determinaram-se as isotermas de sorção de dois tipos de PTS (um contendo cerca de 20% de açúcares e outro não contendo açúcares) para quatro temperaturas (10, 20, 30 e 40°C). Para o ajuste dos dados experimentais foram utilizados os modelos de Oswin, Halsey, BET, GAB, Peleg e Darcy-Watt. Os modelos de Peleg e GAB foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais, embora outros modelos como Halsey e Oswin também se mostraram representativos para temperaturas mais elevadas. As isotermas de sorção da PTS que continha açúcar apresentaram uma inversão de comportamento em uma atividade de água em torno de 0,9, enquanto que as curvas obtidas para a outra PTS não se cruzaram em nenhum momento. O calor de sorção foi estimado, pela equação de Clausius-Clapeyron, para ambos os tipos de PTS e este aumentou com a diminuição de umidade. Estimaram-se valores de umidade de monocamada, através do ajuste dos dados ao modelo de GAB, entre 4,6 e 7,4% para a PTS Tipo I e entre 4,4 e 5,4% para a PTS Tipo IV; os valores de umidade de monocamada diminuíram com o aumento de temperatura.

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

OLIVEIRA, F. I. P. Estudo do processo de produção de jambo desidratado sob aplicação de ultrassom. 2010. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T17:55:14Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_fipoliveira.pdf: 1821995 bytes, checksum: 22510a194d0c8ed10bfa546dff2f0719 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-03T13:56:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_fipoliveira.pdf: 1821995 bytes, checksum: 22510a194d0c8ed10bfa546dff2f0719 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T13:56:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_fipoliveira.pdf: 1821995 bytes, checksum: 22510a194d0c8ed10bfa546dff2f0719 (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Drying is a way to preserve fruits. Drying processes are simple techniques that can be used to perverse the fruits after harvest. Pre-treatments can be applied prior to the drying process to enhance the sensory quality of the fruit leading to a higher acceptability of the fruit by the costumers. Osmotic dehydration and sonification are forms of pre-treatments that can be applied, with great success, by small producers without requiring high investments. The drying process and the pre-treatment have two main goals: to preserve the fruit and to add value to the product. The dehydrated fruit has a commercial value around R$ 35,00 to R$ 100,00 per kg, while the price of the in natura product would be of R$ 9,00 (papaya) to R$ 30,00 (sapota)/kg (in dry basis). Most studies on fruit culture deals with traditional fruits that have a very high production and market and that are sold both internally and externally. Regional fruits (exotic fruits) have not received much attention by researchers. However, these fruits can be commercially sold as exotic fruits and may provide a considerable gain for the producer. Brazil, especially in the North and Northeast regions, has a wide variety of fruits, most of them produced in small properties. Fruits like sapota, siriguela, graviola, mangaba, genipap, malay apple (jambu) and several other that can be commercially explored. The sensory quality of the dried fruit is changed during processing and has to be studied as to be accepted by the costumers. / Uma das formas de conservar frutas é através da secagem. Os processos de secagem são técnica simples que podem ser utilizadas na conservação da fruta após sua colheita. O processo de secagem pode receber pré-tratamentos específicos para aprimorar a qualidade sensorial da fruta resultando em melhor aceitabilidade por parte dos consumidores. A desidratação osmótica e/ou sonificação são formas de pré-tratamento que podem ser empregadas com sucesso pelos pequenos produtores em sua propriedade ou em cooperativas sem que haja necessidade de grandes investimentos. A secagem e os pré-tratamentos teriam, no caso das frutas regionais, duas funções: primeiro o de conservar a fruta; segundo de agregar valor à fruta, uma vez que uma fruta desidratada tem um valor comercial que gira em torno de R$ 35,00 a R$ 100,00 kg, enquanto o preço do produto in natura equivalente em base seca seria de R$ 9,00 (mamão) a R$ 30,00 kg (sapoti). A maior parte dos estudos com fruticultura está concentrada em frutas com grande escala de produção, direcionados e venda interna e externa (exportação). Frutas regionais tidas como exóticas em muitas partes do mundo não têm sido foco de grande atenção pelos pesquisadores brasileiros. Estas frutas, se exploradas comercialmente, especialmente para exportação, podem render ao produtor um lucro considerável. O Brasil, especialmente nas regiões Norte e Nordeste possui uma grande variedade de frutas regionais, plantadas em pequenas propriedades, que são pouco conhecidas no restante do país. Frutas como sapoti, siriguela, graviola, mangaba, jenipapo, jambo e várias outras podem ser mais bem exploradas comercialmente. Quanto à qualidade da fruta desidratada, existem problemas sensoriais ligados ao sabor, textura e coloração destas frutas, que, dependendo do tratamento, sofrem modificações que podem ou não ser aceitas pelo consumidor, e portanto também devem ser estudadas.

CASTELO BRANCO, L. S. Estudo da ampliação de escala na produção de biomassa de Rhodotorula sp. CNPAT02 em processo batelada para obtenção de carotenóides. 2010. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2011-12-21T13:39:59Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_lscastelobranco.pdf: 4733557 bytes, checksum: d9a6e7ab9aab050484c8adf83190c950 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2011-12-21T13:41:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_lscastelobranco.pdf: 4733557 bytes, checksum: d9a6e7ab9aab050484c8adf83190c950 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-21T13:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_lscastelobranco.pdf: 4733557 bytes, checksum: d9a6e7ab9aab050484c8adf83190c950 (MD5) Previous issue date: 2010 / The genus of yeast Rhodotorula are known to accumulate considerable amounts of carotenoids, which are important natural pigments found in foods and widely distributed in plants and microorganisms. In addition to human consumption, R. glutinis is used to feed chickens to increase body fat and to improve appearance and nutritional sensory properties of meat. Studies report that β-carotene is widely used to prevent various types of cancer due of its antioxidant properties. The objectives of this study are to scale up the fermentation to a bench-scale bioreactor to obtain carotenoids and study the spray-drying process of cells of Rhodotorula sp. CNPAT02. The yeast was grown in a 14 litter stirred tank fermentor, and the biomass obtained was concentrated by centrifugation and then spray dried. 50 mL of culture medium were prepared containing the following concentrations: (g.L-1): glucose, 25; yeast extract, 3.57; K2HPO4, 2.0; KH2PO4, 2.0; MgSO4.7H2O, 0.1 and pH 6.0. The medium was distributed in 500mL Erlenmeyer flasks and inoculated from a culture with a volume necessary to obtain an inoculum of about 0.1g dry mass/L. The medium was then incubated at 30°C for 36 hours in orbital shaker at 150 rpm. The culture was then transferred to a 2L flask containing 450mL of sterile medium incubated for 24 hours. The culture medium containing 500 mL was used to inoculate the fermentor where cell growth continued for 120 hours under an aeration of 1.0vvm-1. Samples were taken from the fermentor at regular intervals of 12h for determination of biomass, sugars, carotenoids and color. At the end of the 120h, the fermentation medium was centrifuged for 10 min at 11800g (8000 rpm). Aliquots of concentrated cells were suspended in distilled water before drying. From the dry sample, cell viability, the water activity, moisture, color and instrumental color were assessed. Carotenoids were extracted and quantified by using organic solvents. After 120 hours of fermentation the concentration obtained was 11.85 ± 1.10 g.L-1 of biomass and roductivity 2.45 g.L-1h-1 of carotenoids. / As leveduras do gênero Rhodotorula são conhecidas por acumular quantidades consideráveis de carotenóides, que são pigmentos naturais importantes encontrados em alimentos e são amplamente distribuídos em plantas e microrganismos. Além do consumo humano, R. glutinis é utilizado na alimentação de galinhas para aumentar a gordura corporal, melhorar a aparência e as propriedades nutricionais da carne. Estudos relataram que o β-caroteno é muito utilizado na prevenção de vários tipos de câncer devido as suas propriedades antioxidantes. Os objetivos deste trabalho foram ampliar a escala de fermentação até biorreator de bancada para obtenção de carotenóides e estudar o processo de secagem das células de Rhodotorula sp. CNPAT02 por atomização. A levedura foi cultivada em um fermentador tanque agitado de 14L, e a biomassa obtida foi concentrada através de um sistema de centrifugação e em seguida seco em “spray dryer”. Para tanto foram preparados 50 mL de meio de cultura contendo os seguintes constituintes (g.L-1): 25 de glicose; 3,57 de extrato de levedura; 2,0 de K2HPO4; 2,0 de KH2PO4; 0,1 MgSO4.7H2O, com pH 6,0. O meio foi distribuído em frascos de erlenmeyer de 500 mL e inoculado a partir de uma nova cultura, com um volume necessário para obtenção de um inóculo em torno de 0,1 g massa seca/L. O meio foi então incubado a 30°C por 36 horas em agitador orbital com velocidade de 150rpm. A cultura foi então transferida para um frasco de 2L contendo 450 mL de meio estéril incubados por 24 horas. O meio de cultura contendo 500 mL foi utilizado para inocular o fermentador, onde o crescimento prosseguiu por 120 horas a uma taxa de aeração de 1,0 vvm-1. As amostras foram retiradas do fermentador em intervalos regulares de 12 horas para determinação de biomassa, açúcares redutores, carotenóides e cor. Ao final de 120 horas o meio fermentado foi centrifugado durante 10 min a 11800g (8000 rpm). As alíquotas de células concentradas foram suspensas em água destilada antes da secagem. A partir da amostra seca foi avaliada a viabilidade das células, a atividade de água, umidade e cor instrumental. Os carotenóides foram extraídos e quantificados utilizando solventes orgânicos. Após 120 horas de fermentação a concentração obtida foi de 11,85 ± 1,10 g.L-1de biomassa e produtividade 2,32 g.L-1h-1 de carotenóides.

A soja é um grão rico em proteínas e a sua inclusão na alimentação das pessoas possibilita uma maior fonte de proteína que alimentos comuns como o arroz e o feijão. Entretanto, para possibilitar o armazenamento e transporte sem afetar a qualidade dos grãos, há a necessidade de um processo de secagem que normalmente é otimizado para produção de óleo de soja, e não há preocupação em preservar a parte proteica dos grãos. Tratamentos térmicos aplicados a alimentos, como a secagem, podem modificar a funcionalidade das proteínas. Logo, torna-se necessário estudar as melhores condições da utilização do processo de secagem que possibilitem minimizar a desnaturação proteica dos grãos de soja. Neste estudo foram realizados, inicialmente, experimentos de secagem de grãos de soja variando o tipo de secador, a altura de camada da amostra, assim como a velocidade e a temperatura do ar de secagem, para avaliar o processo em função da redução do teor de umidade. Com os resultados obtidos nestes experimentos, foi avaliado o ajuste de modelos matemáticos retirados da literatura através da análise do percentual do erro médio relativo (EMR) e do coeficiente de determinação (R2) obtidos via regressão nãolinear. Para os dois secadores avaliados (secador piloto e estufa de secagem), o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem obtidas foi o modelo da Aproximação da difusão. A partir dos resultados obtidos nestes experimentos, outros foram realizados para assim avaliar como a secagem influencia na desnaturação proteica dos grãos. Utilizou-se o método de Kjeldahl modificado para quantificar as proteínas totais e dispersáveis dos grãos. Por meio dos resultados obtidos, foi possível observar que a temperatura do ar e o tempo de processo são parâmetros primordiais para o processo. Contudo, a melhor condição de secagem não pode ser determinada sem levar-se em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. Por exemplo, se houver a possibilidade de utilizar um tempo maior para secar os grãos de soja, a temperatura de 60°C mostrou-se como uma boa opção para manter alto o teor de proteína dispersável, 29 kg de proteína dispersável/100 kg de sólidos secos (s. s.), em 30 minutos de secagem. Caso seja economicamente viável, utilizar ar a 100°C também se mostrou como uma boa opção de secagem, sendo obtidos grãos de soja com aproximadamente 29,5 kg de proteína dispersável/100 kg de s. s. em apenas 6 minutos de secagem. Adicionalmente, foram determinadas experimentalmente isotermas de sorção de umidade para os grãos de soja nas temperaturas de 10 e 25ºC. Modelos de isoterma de sorção de umidade foram selecionados da literatura para ajuste aos dados experimentais obtidos, avaliando-se o percentual do erro médio relativo (EMR), coeficiente de determinação (R2) e valor de chi-quadrado (χ2) como indicadores da qualidade do ajuste. Foi observado que o modelo de GAB obteve o melhor ajuste aos dados obtidos (EMR = 4,1643%, R2 = 0,9937 e χ2 = 1,6684). A partir destes resultados, foi determinado o calor total de sorção, onde foi observado que o mesmo diminuiu com o aumento do teor de umidade de equilíbrio dos grãos, atingindo o valor correspondente ao calor de vaporização da água em um teor de umidade dos grãos de soja de aproximadamente 23% (base seca). Por fim, através dos resultados obtidos, é possível afirmar que a temperatura do ar e o tempo de secagem são parâmetros primordiais para o processo de secagem dos grãos de soja visando a produção de proteínas de soja, não permitindo eleger uma melhor condição de secagem sem levar em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. / Soybean is a grain rich in proteins and their inclusion in the diet of people provides a greater source of protein than common foods like rice and beans. However, to enable storage and transport without affecting grain quality, there is a need for a drying process which is normally optimized for the production of soybean oil, and there is no concern for preserving the protein content of the grains. Heat treatment applied to foods, such as drying, can modify the functionality of the proteins. Therefore, it becomes necessary to study conditions for the best utilization of the drying process, enabling to minimize protein denaturation of the soybean. This study was conducted initially with soybean drying experiments varying the type of dryer, the height of the sample layer as well as the drying air velocity and temperature, evaluating the process according to the reduction of moisture content. With the results of these experiments, it was evaluated the fit of mathematical models taken from the literature by examining the percentage of mean relative deviation (MRD) and the coefficient of determination (R2) obtained using nonlinear regression. For the two dryers evaluated (pilot-scale dryer and oven), the model that best fitted the drying curves obtained was Approximation of diffusion model. Using the results obtained in these experiments, others were conducted so as to evaluate how drying influences protein denaturation of the grains. It was used a modified Kjeldahl method to quantify the total and dispersible protein content of the grains. From the obtained results, it was observed that the air temperature and the process time are essential parameters for the process. However, the best drying condition cannot be determined without taking into account the energy cost and the time available for the process. For example, if there is the possibility of using a longer time to dry soybeans, the temperature of 60°C proved to be a good choice to maintain a high dispersible protein content, 29 kg of dispersible protein /100 kg dry solids (d. s.) in 30 minutes of drying. If economically feasible, using air at 100°C was also a good option for drying, obtaining soybeans with approximately 29.5 kg of dispersible protein /100 kg d. s. within 6 minutes. Additionally, moisture sorption isotherms for soybeans were experimentally determined in the temperatures of 10 and 25°C. Models of moisture sorption isotherms were selected from the literature to fit the experimental data obtained by assessing the percentage of mean relative deviation (MRD), the coefficient of determination (R2) and chi-square value (χ2) as quality indicators of the fitting. It was observed that the GAB model had the best fit to the data obtained (MRD = 4.1643%, R2 = 0.9937 and χ2 = 1.6684). From these results, it was determined the total heat of sorption, where it was observed to decrease with the increase of the equilibrium moisture content of the beans, reaching the value corresponding to the heat of vaporization of water at a moisture content of approximately 23% (dry basis). Finally, from the results obtained, it can be stated that the air temperature and drying time are vital parameters for the process of drying the soybeans in order to produce soy proteins, not being possible however to elect a best drying condition without taking into account the energy costs and the time available for the process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-15T04:05:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337582.pdf: 10639288 bytes, checksum: 22d34ef07d3aac7333dd7a2c4a2d2304 (MD5) Previous issue date: 2015 / A biomassa obtida a partir do cultivo de microalgas vem se destacandono cenário biotecnológico pela possibilidade de aplicação em umaampla gama de processos. A secagem é uma etapa importante naprodução desta biomassa, pois permite a obtenção de um produto estávele estocável para posterior processamento. Neste trabalho, foi realizadoum estudo acerca do processo de secagem da microalga Scenedesmusacuminatus pelas técnicas de camada delgada e leito de jorro. Doisestudos foram realizados para a secagem em camada delgada emcamada delgada, um envolvendo a parte experimental, e o outro, amodelagem e simulação do processo. Os parâmetros investigados poresta técnica foram: temperatura de 50 e 60°C e velocidade do ar desecagem de 1 e 2 m s-1. No âmbito da secagem em leito de jorro, foirealizado o desenvolvimento da unidade experimental, bem como testesenvolvendo diferentes vazões de alimentação da biomassa (0,20, 0,25,0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50 mL min-1). A biomassa seca foi avaliada portestes de teor de proteínas e lipídios e por teste qualitativo dereidratação. Os resultados demonstraram que a secagem da biomassa emcamada delgada ocorreu principalmente durante o período de secagem àtaxa decrescente, sendo que o processo a 60°C e 2 m s-1 ocorreu nomenor tempo (450 min), com os maiores valores de constante desecagem (1,48×10-4 s-1) e difusividade efetiva (5,41×10-10 m2 s-1). Amodelagem fenomenológica e simulação realizada reproduziu de formaadequada o comportamento obtido no estudo experimental. No secadorem leito de jorro, o experimento com alimentação de 0,45 mL min-1 foiconsiderado a melhor alternativa, visto seus elevados valores derecuperação do produto (18,49 %) e eficiência na produção de pó (86,70%), e baixo valor de massa acumulada no leito (0,61 g). A biomassaseca em camada delgada e em leito de jorro apresentou teor de proteínade 31,2 e 27 %, respectivamente. A análise de teor de lipídiosevidenciou 2,3 % para a biomassa seca em camada delgada e 7,3 % paraleito de jorro. Os testes de reidratação realizados mostraram que areidratação da biomassa seca em leito de jorro foi mais eficaz, uma vezque o aspecto pastoso foi restabelecido. Para a biomassa seca emcamada delgada, grumos residuais puderam ser observados, indicandomaior dificuldade na reincorporação de água pelas células.<br> / Abstract : The biomass obtained from the culture of microalgae has been highlighting in the biotech scene by its huge potential in a wide variety of applications. The drying process is an important step in the production of biomass, because it allows obtaining stable and storable product for further processing. In this work, a study about the drying process of the microalgae Scenedesmus acuminatus in thin layer and spouted bed was conducted. Two studies were conducted for the convective drying in thin layer, one involving the experimental part, and another, the modeling and simulation process. The investigation of the drying characteristics has been conducted in the temperature of 50 and 60°C and the airflow of 1 and 2 m s-1. In the context of drying in spouted bed, it was carried out the development of the experimental unit, as well as tests involving different flow rates of biomass (0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0, 45, 0.50 ml min-1). The dried biomass was evaluated by content of protein and lipid and by a qualitative test of rehydration. The results showed that drying of the biomass in thin layer occurred mainly during the falling-rate period, and the process at 60° C and 2 m s-1 occurred in the shortest time (450 min), with higher values of drying constant (1.48×10-4 s-1) and effective diffusivity (5.41×10-10 m2 s-1). The phenomenological modeling and simulation performed reproduced properly the behavior obtained in the experimental study. The results obtained for the spouted bed dryer presented that the experiment with power flow of 0.45 mL min-1 was considered the best alternative, since its high product recovery values (18.49 %) and efficiency in the production of powder (86.70 %), and low value of accumulated mass in bed (0.61 g). The biomass dried in thin layer and spouted bed showed protein content of 31.2 and 27 %, respectively. The lipid content analysis showed 2.3 % for biomass dried in thin layer and 7.3 % for spouted bed. The rehydration tests carried out showed that the rehydration of biomass dried in spouted bed was more effective, since it restored the pasty appearance. For dry biomass in thin layer, clumps could be observed after rehydration, indicating more difficult to dissolution.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:17:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144908.pdf: 1898184 bytes, checksum: 85f9798852d5f93b4054de6a107c13e7 (MD5)