<p>Understanding the drying of droplets is of interest for processes such as spray drying, where particulate materials are produced by evaporating moisture. Even though spray-drying is a widely used method, there are still challenges, such as undesired agglomeration or controlling the morphology and size of the final dried product. This dissertation develops a physics based model that is used to examine the droplet dynamics and drying kinetics at large and small scales.  In addition, the model simulates the internal motion of insoluble particles and  is used to better understand particle formation during spray drying type processes.</p> <p><br></p> <p>The first part of this work examines the effect of droplet-droplet collisions on evaporation and the size distribution at a large scale. Droplet collision dynamics are implemented into an Eulerian-Lagrangian framework, where droplets are tracked in the Lagrangian frame, and the background gas is modeled as a continuum. The modeling framework includes fully coupled interphase heat and momentum transfer between the droplet and gas phases. Binary collision of droplets could result in coalescence, reduction in surface area, or separation of droplets, resulting in the generation of satellite droplets and an increase in total surface area. By capturing the change in size distribution due to the collision of particles, our results show a linear relationship between the Weber number and the evaporation rate at low droplet number densities. Further, it is shown that droplet number density is a critical factor influencing the evaporation rate. At high droplet number densities, the relationship between the evaporation rate and the Weber number becomes non-linear, and at extremely high droplet number densities, the evaporation rate decreases even at high Weber numbers.</p> <p><br></p> <p>In the next part of this dissertation, the drying of a single droplet containing insoluble solid particles is investigated. Using a volume-of-fluid framework coupled with the Lagrangian phase, we study the particle transport within a droplet, and how it is affected by airflow, phase properties (e.g., viscosity and density of each phase), surface tension, and evaporation. Unlike the traditional one-dimensional modeling approach, our multi-dimensional model can capture the generation of internal flow patterns due to shear flow and the accumulation of solid particles on the surface of the drying droplet. Our results show that the surface tension effect is more pronounced at larger droplet diameters and low airflow velocities. Our approach also provides a quantitative method for modeling crust growth and formation. </p> <p>Our results show that increasing solids mass fraction, and decreasing particle diameter, slow down the internal transport of solid particles, leading to a more quick accumulation near the surface of the droplet. Further, despite the droplet undergoing a constant-rate drying stage, the accumulation of solids near the surface is non-linear. In addition, the inclusion of solids within the droplet drastically reshapes the formation of internal vortices compared to the uncoupled case, which determines solids distribution.</p>

Cemented carbide powder production is the first step in the manufacturing of cemented carbide inserts.The quality of the powder affects the successive process steps in the production of the cemented carbide inserts. The powder is produced by spray drying of a slurry. The slurry consists of polymer, water, ethanol, and dry components. The operating conditions of the spray dryer have been studied greatly to optimize the powder properties but less is known about the influence of the slurry on the powder. This work examines the effect of slurry composition on the cemented carbide powder properties. The work is necessary to predict optimum slurry composition to produce good quality cemented carbide powders. To characterise the powders, flowability, density, particle morphology and hollowness of the powder granules were measured for different slurry compositions. No direct correlation was observed between slurry viscosity and the powder properties but a change in the amount of raw material and organic additives in the slurry affected various powder properties. An optimum slurry composition was obtained which can produce better quality of cemented carbide powder. Additionally, it was found that an increase in slurry viscosity can hinder the spray drying process. / Tillverkning av hårdmetallpulver är det första steget i tillverkningen av hårdmetallinsatser. Pulverkvaliteten påverkar de successiva processstegen vid tillverkningen av hårdmetallinsatserna. Pulvret framställs genom spraytorkning av en uppslamning. Uppslamning består av polymer, vatten, etanol och torra komponenter. Driftförhållandena för spraytork har studerats mycket för att optimera pulveregenskaperna, men mindre är känt om påverkan av uppslamningen på pulvret. Detta arbete undersöker effekten av uppslamningskomposition på egenskaperna för hårdmetallpulver. Arbetet är nödvändigt för att förutsäga optimal uppslamningskomposition för att producera hårdmetallpulver av god kvalitet. För att karakterisera pulvren mättes flytbarhet, densitet, partikelmorfologi och hålighet hos pulvergranulerna för olika uppslamningskompositioner. Ingen direkt korrelation observerades mellan uppslamningsviskositet och pulveregenskaperna men en förändring i mängden råmaterial och organiska tillsatser i uppslamningen påverkade olika pulveregenskaper. En optimal uppslamningskomposition erhölls som kan ge bättre kvalitet på hårdmetallpulver. Dessutom fann man att en ökning av uppslamningsviskositeten kan hindra spraytorkningsprocessen.

Yes / Objectives  In this work we investigated the residual organic solvent content and physicochemical properties of spray-dried chlorothiazide sodium (CTZNa) and potassium (CTZK) salts. Methods  The powders were characterised by thermal, X-ray diffraction, infrared and dynamic vapour sorption (DVS) analyses. Solvent levels were investigated by Karl–Fischer titration and gas chromatography. Key findings  Spray-drying from water, methanol (MeOH) and mixes of MeOH and butyl acetate (BA) resulted in amorphous microparticles. The glass transition temperatures of CTZNa and CTZK were ∼192 and ∼159°C, respectively. These materials retained their amorphous nature when stored at 25°C in dry conditions for at least 6 months with no chemical decomposition observed. DVS determined the critical relative humidity of recrystallisation of CTZNa and CTZK to be 57% RH and 58% RH, respectively. The inlet temperature dependant oxidation of MeOH to formaldehyde was observed; the formaldehyde was seen to deposit within the amorphous matrix of spray-dried product. Spray-drying in the open blowing mode coupled with secondary drying resulted in a three-fold reduction in residual BA (below pharmacopoeial permitted daily exposure limit) compared to spray-drying in the closed mode. Conclusions  Experiments showed that recirculation of recovered drying gas increases the risk of deposition of residual solvents in the spray-dried product. / The Irish Research Council for Science and Engineering Technology (IRCSET), the Solid State Pharmaceutical Cluster (SSPC), supported by Science Foundation Ireland under grant number (07/SRC/B1158) and the Irish Drug Delivery Research Network, a Strategic Research Cluster grant (07/SRC/B1154) under the National Development Plan co-funded by EU Structural Funds and Science Foundation Ireland.

Chrysin is a flavonoid that can be used as a medication for asthma and chronic obstructive pulmonary disease due to its anti-inflammatory activities. However, no studies have investigated the effectiveness of an inhaled formulation of chrysin on its own or in combination with corticosteroids. Therefore, this study aimed to assess the aerosol performance of chrysin formulations as well as the performance of combined formulations of chrysin and budesonide. Dry powder inhaler formulations were used first, where chrysin was processed using three different techniques, namely ball-milling, sonocrystallisation, and spray drying, to obtain a suitable particle size for inhalation. The highest fine particle fraction was 27% when the sonocrystallised samples were used. As the lung deposition was relatively low, budesonide was not added to the formulations. Next, liquid formulations of chrysin and budesonide were prepared in two concentrations using limonene and oleic acid as the oil phase. In a comparison of low and high drug concentrations of the formulations, the FPF of the formulations prepared with limonene ranged from 45% to 53.3% and from 49.3% to 53.9% for chrysin and budesonide, respectively; by contrast, the FPF of the formulations prepared with oleic acid oil ranged from 41% to 50.4% and from 46% to 53.3% for chrysin and budesonide, respectively. A genotoxicity study confirmed the safety of these combined formulations, and an anti-inflammatory study confirmed the potential for chrysin to be used with budesonide in a combined formulation; thus, chrysin’s anti-inflammatory efficacy can be improved and the required inhaled dose can be reduced.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacaoo Rene Oliveira do Couto.pdf: 320246 bytes, checksum: 816190f5ad7a712d430d34f4a9536d4b (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / In this work, standardized spray-dried extracts of Rosmarinus officinalis L.(Lamiaceae), were obtained. The work started with the obtainment and characterization of the R. officinalis dried and powder leaves. A hydroalcoholic extract was obtained by percolation using as solvent ethanol at 80 % (v/v). The drying experiments followed a Box-Behnken (33) factorial design in order to obtain dry powders with optimized properties. In this way, the influence of several in-process parameters e. g. extract feed rate, drying air inlet temperature and spray nozzle airflow rate, on the dried extracts properties were investigated. The herbal raw material as well as both hydroalcoholic and dried extracts were analyzed by several physic-chemical and physical techniques. Additionally, the in vitro antioxidant activity from both hydroalcoholic and dried extracts were assessed by DPPH free radical scavenging test. Rosmarinic acid, the major component on the specie and one of the main compounds responsible for these pharmacological activities, was used as chemical marker in High Performance Liquid Chromatography (HPLC) coupled to photodiode array detection (PDA) quantification assays in all steps of this work. The analytical method was validated following Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA Brazilian National Health Surveillance Agency) guidelines. This method proved to be simple, rapid, selective, linear, sensible, precise, accurate a robust. On the herbal raw material characterization, it were observed a swelling índex of 2.33 ± 0.11, a mean powder size of 437.94 ± 7.00 &#956;m, as well as moisture, total ashes, acid insoluble ashes, total polyphenols, total tannins, total flavonoids and rosmarinic contents of 9.1 ± 0.23, 7.32 ± 0.045, 0.378 ± 0.016, 3.81 ± 0.043, 0.49 ± 0.01, 1.73 ± 0.07 and 1.05 ± 0.03% (w/w), respectively. The concentrated hydroalcoholic extract presented density of 0.964 ± 0.002 g/mL, solids content of 9.66 ± 0.07%, pH 5.106 ± 0.005, alcoholic content of 38.2 ± 0.53% and a viscosity of 5.2 ± 0.09 mPas. The levels of total polyphenols, total tannins, total flavonoids and rosmarinic contents were of 30.19 ± 0.24, 9.13 ± 0.01, 8.78 ± 0.1 and 10.68 ± 0.43% (w/w), respectively. Also, in the antioxidant assessment, the extract presented an inhibitory concentration (IC50) of 17.29 &#956;g/mL. Results showed drying yields ranging from 17.1 to 74.96%. Also, all dried products showed moisture contents and water activities below 5% (w/w) and 0.5, respectively. Although dry products having lost some of their polyphenols they still presented antioxidant activities (IC50) ranging from 17.58 to 24.83 &#956;g/mL. However, most recovered products presented inadequate flowability and compressibility. In general, the particles showed spherical shape and various sizes. Analysis of variance (ANOVAs) proved that the factors studied and some of their interactions significantly affected most of the investigated responses. Moreover, the best condition for obtaining dry extracts of rosemary with stability evidence as well as adequate physicochemical and functional properties is the one performed with a high extract feed rate, an intermediate drying air inlet temperature and a low spray nozzle air flow rate. Accordingly, spray drying technique may be an attractive and promising alternative to develop intermediate phytopharmaceutical products of rosemary. / A obtenção de extratos secos padronizados da Rosmarinus officinalis L. (Lamiaceae),por meio da técnica de spray drying, foi precedida de duas etapas, iniciando-se pela obtenção e caracterização do material de partida (pó das folhas da planta) e a partir desse, obtendo-se o extrato hidroalcoólico pelo método de percolação usando como solvente etanol a 80% (v/v).Os experimentos de secagem foram conduzidos seguindo um planejamento fatorial do tipo Box-Behnken (33) a fim de se obter produtos secos com propriedades otimizadas. Nesse sentido, foram investigadas as influências de alguns parâmetros envolvidos no processo, e. g. fluxo de alimentação de extrato, temperatura de entrada do ar de secagem e vazão do ar de aspersão nas propriedades dos extratos secos obtidos. Tanto o material de partida quanto os produtos obtidos através dele, foram caracterizados por vários ensaios físico-químicos e físicos. Ainda, foi avaliado o potencial antioxidante in vitro do extrato hidroalcoólico e dos extratos secos por meio de um método colorimétrico empregando o radical livre DPPH . O ácido rosmarínico, componente majoritário e um dos principais responsáveis pelas atividades farmacológicas da espécie, foi selecionado como marcador químico e, em todas as etapas do processo, foi quantificado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) acoplada a detector de arranjo de fotodiodos (DAD). Para tanto um método analítico foi validado seguindo os parâmetros e critérios de aceitação propostos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), o qual provou ser de fácil execução, rápido, seletivo, linear, sensível, preciso, exato e robusto. Na caracterização da droga vegetal, foram verificados teores de voláteis, cinzas totais, cinzas insolúveis em ácido, polifenóis totais, taninos totais, flavonóides totais e ácido rosmarínico de 9,1 ± 0,23, 7,32 ± 0,045, 0,378 ± 0,016, 3,81 ± 0,043, 0,49 ± 0,01, 1,73 ± 0,07 e 1,05 ± 0,03% (m/m), respectivamente, além de índice de intumescência de 2,33 ± 0,11 e tamanho médio de partículas de 437,94 ± 7,00 &#956;m. O extrato hidroalcoólico apresentou densidade de 0,964 ± 0,002 g/mL, resíduo seco de 9,66 ± 0,07%, pH 5,106 ± 0,005, teor alcoólico de 38,2 ± 0,53% e viscosidade de 5,2 ± 0,09 mPas. Ainda, foi obtida uma concentração inibitória (CE50) de 17,29 &#956;g/mL nos ensaios de atividade antioxidante e os teores de polifenóis totais, taninos totais, flavonóides totais e ácido rosmarínico foram de 30,19 ± 0,24, 9,13 ± 0,01, 8,78 ± 0,1 e 10,68 ± 0,43% (m/m), respectivamente. Os rendimentos de secagem variaram de 17,1 a 74,96%, sendo que em todos os produtos secos, foram observados teores de voláteis e atividade de água abaixo de 5% (m/m) e 0,5, respectivamente. Apesar dos produtos secos terem perdido parte de seus compostos polifenólicos, eles ainda apresentaram CE50 variando de 17,58 a 24,83 &#956;g/mL. Entretanto, a maioria dos extratos secos apresentou propriedades de fluxo e compressibilidade inadequadas para fins farmacêuticos. As fotomicrografias obtidas para esses produtos mostraram partículas de tamanho variável e formato esférico. Análises de Variância(ANOVAs) demonstraram que ambos os fatores estudados e algumas de suas interações afetaram significativamente a maioria das respostas investigadas, sendo que a melhor condição a ser empregada na obtenção de extratos secos padronizados com indícios de estabilidade, assim como propriedades físico-químicas e funcionais adequadas é aquela realizada com alto fluxo de extrato de alimentação, temperatura do ar de admissão intermediária e baixa vazão do ar de aspersão. Assim, a técnica de spray drying pode ser uma alternativa atrativa e promissora para a obtenção de produtos fitofarmacêuticos intermediários da R. officinalis.

A utilização de polímeros biocompatíveis na formulação de partículas carreadoras de fármacos visando a redução da toxicidade, o controle da taxa de liberação ou o aumento da biodisponibilidade do princípio ativo, vem sendo amplamente estudada. Neste caso, para que o resultado desejado seja efetivo, em geral, é necessário agregar propriedades distintas de dois ou mais polímeros. Assim sendo, neste trabalho, duas rotas sintéticas foram estudadas para a síntese de copolímeros em blocos, do tipo poli(N-vinilcaprolactama)-b-poli(etileno glicol) (PNVCL-b-PEG). Inicialmente, estudou-se a síntese destes copolímeros via reações de acoplamento, entre a PNVCL-COOH, com terminação carboxila, e o mPEG-OH, com uma hidroxila terminal. Em seguida, avaliou-se a síntese dos copolímeros pelo mecanismo de Polimerização por Transferência Reversível de Cadeias via Adição-Fragmentação (RAFT), partindo-se da síntese de um macroagente de transferência de cadeia à base de PEG (mPEG-oEX), seguido da reação de extensão de cadeia utilizando a NVCL como monômero. Com base nos resultados de massa molar, distribuição de massa molar (PDI) e rendimento de reação, foi escolhida a rota sintética de esterificação para a síntese dos copolímeros em bloco. Os copolímeros obtidos foram empregados na formulação de partículas utilizando a técnica de secagem por atomização. Verificou-se que o tipo de solvente e a concentração dos solutos nas formulações são fatores importantes que afetam diretamente a morfologia das partículas finais. A eficiência de encapsulação do cetoprofeno foi superior a 80% e a eficiência de recuperação das partículas por atomização foi inferior a 60%. A encapsulação de cetoprofeno na matriz polimérica via atomização, resultou na redução da cristalinidade da droga, o que favoreceu o aumento na velocidade de liberação do fármaco. / The use of biocompatible polymers in formulations of carrier particles for drugs aiming to reduce toxicity, to control the release rate or to increase the bioavailability has been widely studied. In this case, for the targeted result to be effective, normally, it is necessary the combinations of different proprieties of two or more polymers. Therefore, in this work, two synthetic routes were studied for the synthesis of block copolymers based on poly(N-vinylcaprolactam)-bpoly(ethylene glycol) (PNVCL-b-PEG). Initially, it was studied the synthesis of this copolymer by coupling reaction, between the PNVCL-COOH, with carboxylic endgroup, and the mPEG-OH, with a hydroxyl end-group. Then, it was evaluated the synthesis of this copolymer by Reversible Addition-Fragmentation Chain-Transfer (RAFT) polymerization, started with the synthesis of a PEG-based macrochaintransfer agent (mPEG-oEX), followed by chain extension reactions, using NVCL as monomer. Based on the results of molar masses and molar masses distribution index (PDI), and the reaction yield, esterification was the synthetic route chosen for the synthesis of the block copolymers. The copolymers obtained were used in particles formulation via the spray drying technique. It was verified that the type of solvent and the solids content of formulation are important factors that affect directly the morphology of the final particles. The encapsulation efficiency of ketoprofen was higher than 80% and the particle recovery efficiency by spray drying was less than 60%. The ketoprofen encapsulation into polymeric matrix by atomization, resulted in the decrease of drug crystallinity, which favored the increase on drug release rate.

Lipases são enzimas que catalisam a hidrólise de triacilgliceróis em ácidos graxos, mono e diacilgliceróis e glicerol. Em contraste com as esterases, lipases são ativadas apenas quando estão adsorvidas a uma interface óleo-água. Lipases têm sido amplamente utilizadas em muitos processos industriais, tais como química orgânica, formulações de detergentes e de produtos como cosméticos e farmacêuticos. A principal preocupação na produção de enzimas comerciais é a proteção da sua estabilidade em solução aquosa. A água facilita ou medeia uma variedade de vias de degradação física e química, durante as etapas de purificação, transporte e armazenamento. Por conseguinte, formulações sólidas são desenvolvidas para alcançar uma vida útil aceitável para essas substâncias. Spray drying é comumente usado como uma técnica de desidratação na indústria farmacêutica para fabricação de produtos em pó diretamente do estado líquido. No presente trabalho, a purificação e caracterização bioquímica de lipases produzidas pelo fungo endofítico Cercospora kikuchii, bem como os efeitos de adjuvantes no processo de secagem destas enzimas foram estudados. A lipase bruta foi purificada à homogeneidade através de cromatografia de interação hidrofóbica e gel filtração. A lipase foi purificada 5,54 vezes, com rendimento de 9% e a atividade específica de 223,6 U/mg. O peso molecular da enzima foi estimado em 65,1 kDa por SDS-PAGE e 73,5 kDa utilizando cromatografia de gel filtração, indicando que provavelmente trata-se de um monômero. A lipase mostrou um pH ótimo em 4,6 e uma temperatura ótima de 35°C. Cerca de 80,2% de sua atividade foi mantida após incubação a 40°C durante 2 horas. A Vmax e Km foram 10,28 mmol/min/mg de proteína e 0,03240 mM, respectivamente, utilizando pNPP como substrato. As lipases presentes no extrato bruto e as lipases ligadas ao micélio foram caracterizadas para avaliar o potencial de utilização em biocatálise. A lipases no extrato bruto apresentaram atividade máxima a 60ºC e pH 6,2, enquanto que as lipases ligadas ao micélio apresentaram atividade máxima a 50ºC e pH 5,4. Nos estudos de efeito da temperatura sobre a atividade enzimática, as lipases no extrato bruto mantiveram-se estáveis a 50°C, com 85,3% de atividade residual após 2 horas de incubação. As lipases ligadas ao micélio mantiveram pelo menos 75,1% de atividade residual após 2 horas de incubação a 80°C. Estes resultados mostram que as lipases de C. kikuchii têm propriedades cinéticas e termoestabilidade desejáveis para aplicações em biocatálise. As lipases presentes no extrato bruto foram secas em spray dryer com diferentes adjuvantes, e sua estabilidade foi avaliada. A recuperação da atividade enzimática após a secagem, com a adição de 10% de lactose, -ciclodextrina, maltodextrina, manitol, goma arábica, e trealose variou de 63 a 100%. A atividade da enzima foi totalmente perdida durante a secagem do extrato bruto na ausência de adjuvantes. A maioria dos adjuvantes utilizados manteve pelo menos 50% da atividade enzimática a 5°C e 40% a 25°C, após 8 meses de armazenagem. As lipases secas com 10% de - ciclodextrina mantiveram 72% da atividade a 5°C no mesmo período. A partir destes resultados preliminares foi realizada a otimização do processo de secagem utilizando -ciclodextrina, maltodextrina e lactose como adjuvantes. A análise estatística dos resultados experimentais permitiu a determinação das condições ótimas para a retenção da atividade enzimática (RAE), a saber: concentração de adjuvantes de secagem de 12,05%, temperatura de entrada do gás de secagem em 153,6oC e vazão do extrato enzimático alimentado de 9,36 g/min, para - ciclodextrina e maltodextrina como adjuvantes. Para lactose, o estudo mostrou que o aumento da quantidade de adjuvante de secagem e/ou diminuindo a temperatura do gás de entrada tem um efeito positivo sobre a retenção da atividade enzimática do produto seco. Após o processo de purificação foi realizada a secagem da enzima parcialmente purificada e da lipase pura, com estes três adjuvantes. A manutenção da atividade enzimática variou 90,6-100% quando foram utilizadas as condições ótimas para cada adjuvante de secagem. Concluindo, as lipases produzidas por C. kikuchii podem ser eficientemente secas por spray dryer, uma vez que a atividade enzimática foi mantida no extrato bruto, na lipase pura e na lipase semi-purificada submetidas à secagem. / Lipases are enzymes that catalyze the hydrolysis of triacylglycerols to fatty acids, mono and diacylglycerols, and glycerol. In contrast to esterases, lipases are activated only when they are adsorbed to an oilwater interface. They have been widely used in many industrial processes such as organic chemical, detergent and cleaning formulations and in products like cosmetics and pharmaceutical products. The main concern in the production of commercial enzymes is to protect their stability in aqueous solution. Water facilitates or mediates a variety of physical and chemical degradation pathways, active during protein purification, shipping and storage. Consequently, dry solid formulations are developed to achieve an acceptable protein shelf life. Spray drying is commonly used as a dehydration technique in the pharmaceutical industry for making powdery products directly from the liquid. In the present work, the purification and biochemical characterization of lipases produced by endophytic fungus Cercospora kikuchii as well as the effects of adjuvants on the spray drying process of theses enzymes were studied. The crude lipase was purified to homogeneity by hydrophobic interaction chromatography and gel filtration. The lipase purified was 5.54-fold with 9% recovery and the specific activity was 223.6. The molecular mass of the lipase was estimated to be 65.1 kDa using SDS-PAGE and 73.5 using gel filtration chromatography, indicating that the lipase is a monomer. The lipase demonstrated an optimum pH at 4.6, an optimum temperature of 35°C. About 80.2% of its activity was retained after incubation at 40°C for 2 hours. The Vmax and Km were 10.28 mol/min/mg protein and 0.03240 mM, respectively, using pNPP as substrate. The lipases present in crude extract and the mycelium-bound lipases were characterized in order to evaluate the potential for use in biocatalysis. The crude extract showed maximum activity at 60ºC and pH 6.2 while the myceliumbound lipases showed maximum activity at 50ºC and pH 5.4. In tests of the temperature effect on the enzymatic activity, the lipases in the crude extract was stable at 50°C, with 85.3% residual activity after 2 hours of incubation. The mycelium-bound lipases maintained at least 75.1% of residual activity after 2 h incubation at 80°C. These results show that the lipases of C. kikuchii have kinetic properties and stability characteristics suitable to applications in biocatalysis. The lipases present in crude extract were spray dried with different adjuvants, and their stability was evaluated. The recovery of the enzyme after drying with 10% of lactose, -cyclodextrin, maltodextrin, mannitol, gum arabic, and trehalose ranged from 63% to 100%; but the enzyme activity was lost in the absence of adjuvants. Most of the adjuvants used kept up at least 50% of the enzymatic activity at 5°C and 40% at 25°C after 8 months. The lipase dried with 10% of -cyclodextrin retained 72% of activity at 5°C. From these preliminary results the optimization of drying process using -cyclodextrin, maltodextrin and lactose as adjuvants was carried out. Statistical optimization of the experimental results allowed the determination of the processing conditions that maximized the retention of the enzymatic activity (RAE), namely: concentration of drying adjuvants of 12.05 %, inlet temperature of the drying gas of 153.6oC, and flow rate of the enzymatic extract fed to the dryer of 9.36 g/min, for the b-cyclodextrin and maltodextrin as adjuvants. For lactose as adjuvant the study showed that increasing the amount of drying adjuvant and/or decreasing the inlet gas temperature has positive effect on the retention of enzymatic activity of the dried product. After the purification process was carried out the drying of the partially purified enzyme and pure lipase, using these three adjuvants. The retention of enzymatic activity ranged from 90.6 to 100% when was used the optimal conditions for each drying adjuvant. Concluding, the lipases produced by C. kikuchii may be efficiently spray dried since its activity enzimatic was retained in crude extract, pure lipase and in semi-purified lipase after drying.

O presente trabalho teve como objetivos produzir um extrato seco de Ilex paraguariensis por spray-drying, em escala semi-industrial, e desenvolver grânulos esferoidais a partir do extrato seco, pelo método de extrusão/esferonização, bem como caracterizar as propriedades físicas, químicas e tecnológicas e investigar a estabilidade dos principais constituintes polifenólicos de ambos produtos frente à radiação UVC e ao calor. O extrato seco apresentou partículas esféricas (tamanho médio de 19,6 μm), com superfície lisa, boas propriedades de fluxo e rendimento satisfatório (67 %). No teste de fotoestabilidade, o extrato seco se manteve estável frente à radiação UVC, por 48 h, nos diferentes materiais de acondicionamento (frascos de vidro âmbar, frascos de vidro transparente ou vidros de relógio). No teste de estabilidade acelerada (40 ºC, 75 % de umidade relativa, 4 meses), o extrato seco demonstrou ser higroscópico e sensível ao calor, especialmente quando acondicionado em frascos de polietileno, por serem permeáveis à umidade. Os grânulos esferoidais, por sua vez, apresentaram tamanho médio de 1,10 mm, forma e rendimento (78,7 %) satisfatórios, boa dissolução em água (89,44 a 100,05 %) e adequada recuperação (> 95 %) do conteúdo de polifenóis totais em relação ao extrato seco. Os grânulos esferoidais foram estáveis frente à radiação UVC quando acondicionados em frascos de vidro âmbar, entretanto, o teor de polifenóis totais foi reduzido quando as amostras foram acondicionadas em vidro de relógio ou em frascos de vidro transparente. No teste de estabilidade acelerada, os grânulos esferoidais demonstraram ser higroscópicos e sensíveis ao calor. Este efeito foi mais pronunciado quando as amostras foram acondicionadas em frascos permeáveis (de polietileno) do que em frascos impermeáveis (de vidro transparente). Os resultados apontam para a importância da redução da umidade residual tanto do extrato seco quanto dos grânulos esferoidais, bem como para a necessidade de acondicioná-los em embalagens com proteção contra a umidade e a luz, sob baixas temperaturas. / The present work was designed to produce a dry extract of Ilex paraguariensis by the spray-drying process, in semi-industrial scale, and to develop pellets from dry extract, by the extrusion/spheronization method, as well as to characterize the physical, chemical and technological properties and to investigate the stability of the main polyphenol constituents from both products against UVC radiation and heat. The dry extract presented spherical particles (mean size of 19.6 μm), with smooth surface, good flow properties and satisfactory yield (67 %). In the photo stability test, the dry extract remained stable against UVC radiation, for 48 h, in all packaging material (amber glass bottles, transparent glass bottles or open-dishes). In the accelerated stability testing (40 ºC, 75 % relative humidity, 4 months), the dry extract demonstrated to be hygroscopic and sensible to the heat, especially when conditioned in polyethylene ethyl bottles because they are permeable to the humidity. The pellets presented mean size of 1.10 mm, satisfactory shape and yield (78.7 %), good dissolution in water (89.44 to 100.05 %) and good recovery (> 95 %) of the total polyphenol content in comparison with dry extract, the pellets were stable against UVC radiation when conditioned in amber glass bottles, however, the total polyphenol content was reduced when the samples were conditioned in open-dishes or in transparent glass bottles. In the accelerated stability testing, the pellets demonstrated to be hygroscopic and sensible to the heat. This effect was more pronounced when the samples were conditioned in permeable flasks (polyethylene ethyl bottles) than in semi-permeable flasks (transparent glass bottles). These findings point to the relevance of reducing the residual moisture of both dry extract and pellets, as well as to the necessity of conditioning both into opaque humidity tight packing, at low temperatures.

Constituiu objetivo deste trabalho o desenvolvimento tecnológico de formas farmacêuticas obtidas a partir de Phyllanthus niruri L. (Euphorbiaceae), incluso no Projeto de Pesquisa de Plantas Medicinais da Central de Medicamentos. Para tanto, foram desenvolvidas metodologias analíticas capazes de avaliar a qualidade da matéria-prima, das ações de transformação, dos produtos intermediários e do produto final. Estudaram-se técnicas de preparação de soluções extrativas e de produto seco por aspersão. O estudo da metodologia adaptada para quantificação de flavonóides na matéria-prima, demonstrou desvio da linearidade de resposta com o aumento da massa da amostra, limitando o seu emprego as condições fixadas neste trabalho. O teor de flavonóides totais do material vegetal foi de 0,80 g % (m/m). A solução extrativa empregada no desenvolvimento do produto seco foi selecionada através da realização do planejamento fatorial 2 3, onde foram avaliados os fatores: método de extração (decocção e infusão), relação droga solvente (2,5 e 7,5:100) e tempo de extração (5 e 15 min), utilizando como parâmetro de decisão o teor de flavonóides totais. A solução extrativa selecionada foi obtida através de decocção durante 15 minutos das partes aéreas moídas na proporção 7,5:100 (m/V). O emprego da mesma metodologia quantitativa aplicada a matéria-prima e ao produto intermediário mostrou a existência de erro sistemático proporcional com o aumento da concentração das amostras. Entretanto, alcançou-se comportamento linear, com ausência de erros sistemáticos, empregando-se amostras de menor concentração. O produto seco por aspersão foi obtido em torre de secagem, a partir da solução extrativa selecionada, adicionada de dióxido de silício coloidal a 30% do resíduo seco. Tanto a operação de secagem quanto a adição de dióxido de silício coloidal não causaram interferência nas análises qualitativas e quantitativas, obtendo-se uma taxa de recuperação, calculado como flavonóides totais, de 99%. / Phyllanthus niruri L. is a medicinal plant used in Brazil mainly against genitourinary disorders. Despite of its wide use in the folk medicine and in the pharmaceutical industry no attempts were done to provide technological knowledge in order to obtain pharmaceutical dosage forms with adequate and constant quality. The governmental program on medicinal, managed by the Brazilian Drug Agency CEME, developed pharmacological, chemical and botanical studies for this plant in a feasible dosage form, the technological development spray-dried product starting from Phyllanthus niruri was the aim of this work. For such purpose quality control and production methods for the plant raw material, aqueous extracts and spray-dried product were proposed and studied. The total flavonoid assay method for the plant raw material showed a lack of linearity at extremes high and low concentration, but, however, linear at the middle values. The extractive solution was selected through a 2 3 factorial design, considering the extraction method (decoction and infusion), plant to solvent proportion (2.5 and 7.5:100 w/v) and extraction time (5 and 15 minutes). The total flavonoids content was employed as decision parameter. The chose extractive solution was obtained by 15 min decoction of a plant to solvent ratio of 7.5 :100 (w/v). The assay method was not influenced by the amount of the plant used in the extract, but by the aliquot size. The spray dried product was prepared using colloidal silicon dioxide as drying excipient. The spray drying process and the excipient did not interfere on the qualitative and quantitative profile of the product.The total flavonoid recovery was around 99 % (w/w). The final product showed a low residual humidity content, but limited stability when exposed to high moisture atmospheres.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The objective of this study was to develop a probiotic cashew apple juice ready to drink and in the dehydrated form through spray drying. The first stage of the study was the optimization of Lactobacillus casei NRRL B-442 cultivation in cashew apple juice, to optimize the proper inoculum amount and the fermentation time. The optimum conditions for probiotic cashew apple juice production were: initial pH 6.4, fermentation temperature of 30ÂC, inoculation level of 7.48 log CFU/mL (L. casei) and 16 h of fermentation process. Cashew apple juice showed to be as efficient as dairy products for L. casei growth. In a second stage, the stability of probiotic cashew apple juice stored for 42 days at 4ÂC was evaluated. Analyses were conducted in the non fermented cashew apple juice (control), and in the fermented juices with L. casei NRRL B-442, with 8% (w/v) of sucrose (sugar table), after fermentation, and without the addition of sugar. The viability of the probiotic bacteria, sugars and organic acids content, color, antioxidant and enzymatic activity, and sensory characteristics were evaluated during the storage. Viable cell counts increased in the probiotic cashew apple containing sucrose along the storage period. Moreover, the fermentation lead to the preservation of the ascorbic acid content, which had a less intense reduction in the fermented cashew apple juices compared to the non fermented sample. The antioxidant activity and total polyphenolic compounds of cashew apple juice had a similar trend. Browning reactions and nutritional breakdown caused by enzymes were minimized in the fermented samples during storage. In these samples, a higher reduction of the enzymatic activity of polyphenoloxidase and peroxidase activity was observed. During the storage, the increase in the chroma values indicated that yellowness was reinforced, being well accepted by consumers. The sensory attributes (aroma, flavor, acidity and color) of probiotic cashew apple juice were positively influenced by storage under refrigeration for 42 days. In the third stage of the research, the effects of dehydration by spray drying in cashew apple juice containing L. casei NRRL B-442 was assessed and the influence of storage temperature on the viability of L. casei NRRL B-442 and physical properties of the powder were evaluated during 35 days of storage. The drying agents used were: 20% (w/v) maltodextrin or 10% (w/v) maltodextrin + 10% (w/v) arabic gum. The powder of probiotic cashew apple juice showed satisfactory levels of L. casei survival, during drying. During storage, the addition of 10% (w/v) maltodextrin + 10% (w/v) arabic gum kept microbial viability within satisfactory levels when the powder was subjected to cooling at 4ÂC. However, greater differences in the reconstituted powder color and higher rehydration time were obtained in this condition. On the other hand, the addition of 20% (w/v) maltodextrin provided better yield. In conclusion, cashew apple juice is a good substrate for the probiotic beverage production, and the condition of drying agents 10% maltodextrin + 10% arabic gum is adequate to maintain satisfactory levels of L. casei NRRL B-442 survival for 35 days, in the powder of probiotic cashew juice stored at 4ÂC. / O objetivo desta pesquisa foi elaborar um produto probiÃtico à base de suco de caju pronto para beber, como tambÃm, na forma desidratada obtida pela secagem por aspersÃo (spray drying). A primeira etapa da pesquisa consistiu em otimizar as condiÃÃes de crescimento do Lactobacillus casei NRRL B-442 em suco de caju, a quantidade adequada de inÃculo e o tempo de fermentaÃÃo. As condiÃÃes Ãtimas para produÃÃo do suco de caju probiÃtico foram: pH inicial de 6,4, temperatura de fermentaÃÃo de 30ÂC, quantidade de inÃculo de 7,48 log UFC/mL (L. casei) e 16 h de fermentaÃÃo. O suco de caju mostrou ser tÃo eficiente quanto os produtos lÃcteos para o crescimento de L. casei. Em uma segunda etapa, foi avaliada a estabilidade da bebida probiÃtica de caju estocada por 42 dias a 4ÂC. Foram realizadas anÃlises no suco de caju nÃo fermentado (controle) e nos sucos fermentados com L. casei NRRL B-442, adicionado ou nÃo de 8% (p/v) de sacarose depois da fermentaÃÃo. Durante a estocagem, foram realizadas as determinaÃÃes de viabilidade de L. casei NRRL B-442, conteÃdo de aÃÃcares e Ãcidos orgÃnicos, cor, atividade antioxidante e enzimÃtica e aceitaÃÃo sensorial. Foi observado que o nÃmero de cÃlulas viÃveis aumentou no suco de caju contendo sacarose ao longo da estocagem. AlÃm disso, a fermentaÃÃo proporcionou um efeito conservante no conteÃdo de Ãcido ascÃrbico que teve uma reduÃÃo menos intensa, com a estocagem, nos sucos fermentados, quando comparados com o controle. A atividade antioxidante e o conteÃdo de polifenÃis apresentaram similar tendÃncia. ReaÃÃes que reduzem o valor nutricional causadas por enzimas foram minimizadas nas amostras fermentadas durante a estocagem. Nessas amostras foi observada maior reduÃÃo da atividade enzimÃtica da polifenoloxidase e peroxidase. Durante a estocagem, o aumento do croma indicou que a cor amarela foi intensificada, sendo bem aceita pelos consumidores. Os atributos sensoriais (aroma, sabor, acidez e cor) do suco de caju probiÃtico foram positivamente influenciados pela estocagem sob refrigeraÃÃo por 42 dias. Na terceira etapa da pesquisa, foi avaliado o efeito da desidrataÃÃo por spray drying no suco de caju contendo L. casei NRRL B-442, alÃm de avaliar a influÃncia da temperatura de estocagem sobre a viabilidade de L. casei e nas propriedades fÃsicas do pÃ, durante 35 dias de estocagem. Os agentes de secagem usados foram: 20% (p/v) de maltodextrina ou 10% (p/v) de maltodextrina + 10% (p/v) de goma arÃbica. O suco de caju probiÃtico desidratado por spray drying apresentou nÃveis satisfatÃrios de sobrevivÃncia de L. casei NRRL B-442, durante a secagem. Durante a estocagem, a adiÃÃo de 10% (p/v) de maltodextrina + 10% (p/v) de goma arÃbica manteve a viabilidade microbiana dentro de nÃveis satisfatÃrios quando o pà foi submetido à refrigeraÃÃo a 4ÂC. Entretanto, maiores diferenÃas na coloraÃÃo do pà reconstituÃdo e maior tempo de reidrataÃÃo foram obtidos nesta condiÃÃo. Jà a adiÃÃo de 20% (p/v) de maltodextrina proporcionou melhor rendimento. Em conclusÃo, o suco de caju pode ser utilizado como substrato para o desenvolvimento de bebida probiÃtica, e a condiÃÃo dos agentes de secagem de 10% de maltodextrina + 10% de goma arÃbica mostra-se adequada para manter os nÃveis satisfatÃrios de L. casei NRRL B-442 por atà 35 dias, no suco de caju probiÃtico desidratado estocado a 4ÂC.