Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-19Bitstream added on 2014-06-13T19:38:24Z : No. of bitstreams: 1 bezerra_lf_me_ilha.pdf: 1874770 bytes, checksum: b6f02018abe581f4724626202c471af4 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / As atividades industriais, principalmente as indústrias químicas e alimentícias que se utilizam dos processos fermentativos, geram efluentes com altas concentrações de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada. Estas necessitam de sistemas complexos para o tratamento de suas águas residuárias, pois a emissão excessiva de nutrientes no corpo d’água pode resultar na ocorrência da eutrofização que interfere nos usos desejáveis do recurso hídrico e altera o equilíbrio ambiental. Neste sentido, o presente avaliou da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas (MBR) tratando águas residuárias industriais do processo de produção de aminoácidos. Pelos resultados obtidos, constatou-se a viabilidade técnica no uso do MBR para ao tratamento dessas águas residuárias contendo 2505 mg DQO/L de material carbonáceo e 277 mg NTK/L de material nitrogenado. O biorreator foi operado com carga orgânica volumétrica de 1,91 ± 0,13 kg DQO/m³ dia e carga nitrogenada volumétrica de 0,18 ± 0,02 kg NTK/m³ dia, com recirculação interna de 4 vezes a vazão afluente. O efluente tratado apresentou concentrações médias de 59 ± 27 mg DQO/L, 0,60 ± 0,24 mg N-NH4 +/L e 20,5 ± 11,9 mg N-total/L, com eficiências médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97,5%, 98,6% e 92,1%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 LMH e determinou-se o fluxo crítico de 28 LMH para o sistema operando com 11,4 g/L de SST / Industrial activities, especially the chemical and food industries, that use fermentation processes, generate effluents with high concentrations of carbonaceous organic matter and nitrogen. These require complex systems to treat its wastewater, since the emission of excessive nutrients in the water body can result in the occurrence of eutrophication, which interferes with the desirable uses of water resource and changes the environmental balance. In this sense, this paper evaluated the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor (MBR) treating industrial wastewater from amino acids production. By the obtained results, it found the technical feasibility of MBR for the wastewater treatment containing 2505 mg COD / L of organic material and 277 mg TKN / L of nitrogen material. The bioreactor was operated with organic loading rate of 1.91 ± 0.13 kg COD / m³ day and nitrogen volumetric load of 0.18 ± 0,02 kg TKN / m day, with internal recirculation of 4 times. The treated effluent showed concentrations of 59 ± 27 mg COD / L, 0.60 ± 0.24 mg N-NH4 + / L and 20.5 ± 11.9 mg total N / L, with average removal efficiencies of COD , TKN and TN of 97.5%, 98.6% and 92.1%, respectively. The ultrafiltration system was tested at various flow rates between 25 and 37 LMH, to determine the critical flux of 28 LMH with the system operating at 11.4 g / L of TSS

Orientador: Tsunao Matsumoto / Banca: Milton Dall'Aglio Sobrinho / Banca: Marcelo Zaiat / Resumo: As atividades industriais, principalmente as indústrias químicas e alimentícias que se utilizam dos processos fermentativos, geram efluentes com altas concentrações de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada. Estas necessitam de sistemas complexos para o tratamento de suas águas residuárias, pois a emissão excessiva de nutrientes no corpo d'água pode resultar na ocorrência da eutrofização que interfere nos usos desejáveis do recurso hídrico e altera o equilíbrio ambiental. Neste sentido, o presente avaliou da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas (MBR) tratando águas residuárias industriais do processo de produção de aminoácidos. Pelos resultados obtidos, constatou-se a viabilidade técnica no uso do MBR para ao tratamento dessas águas residuárias contendo 2505 mg DQO/L de material carbonáceo e 277 mg NTK/L de material nitrogenado. O biorreator foi operado com carga orgânica volumétrica de 1,91 ± 0,13 kg DQO/m³ dia e carga nitrogenada volumétrica de 0,18 ± 0,02 kg NTK/m³ dia, com recirculação interna de 4 vezes a vazão afluente. O efluente tratado apresentou concentrações médias de 59 ± 27 mg DQO/L, 0,60 ± 0,24 mg N-NH4 +/L e 20,5 ± 11,9 mg N-total/L, com eficiências médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97,5%, 98,6% e 92,1%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 LMH e determinou-se o fluxo crítico de 28 LMH para o sistema operando com 11,4 g/L de SST / Abstract: Industrial activities, especially the chemical and food industries, that use fermentation processes, generate effluents with high concentrations of carbonaceous organic matter and nitrogen. These require complex systems to treat its wastewater, since the emission of excessive nutrients in the water body can result in the occurrence of eutrophication, which interferes with the desirable uses of water resource and changes the environmental balance. In this sense, this paper evaluated the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor (MBR) treating industrial wastewater from amino acids production. By the obtained results, it found the technical feasibility of MBR for the wastewater treatment containing 2505 mg COD / L of organic material and 277 mg TKN / L of nitrogen material. The bioreactor was operated with organic loading rate of 1.91 ± 0.13 kg COD / m³ day and nitrogen volumetric load of 0.18 ± 0,02 kg TKN / m day, with internal recirculation of 4 times. The treated effluent showed concentrations of 59 ± 27 mg COD / L, 0.60 ± 0.24 mg N-NH4 + / L and 20.5 ± 11.9 mg total N / L, with average removal efficiencies of COD , TKN and TN of 97.5%, 98.6% and 92.1%, respectively. The ultrafiltration system was tested at various flow rates between 25 and 37 LMH, to determine the critical flux of 28 LMH with the system operating at 11.4 g / L of TSS / Mestre

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The teas from Camellia sinensis plant are traditionally used medicinal form due to the fact they contain bioproducts with antioxidant power and are able to prevent and even cure some diseases like cancer. The products responsible for the benefits in human health are the catechins, polyphenols low molecular weight class. Membrane separation technology can be used for clarification, purification, or concentration for different products. Thus, this paper aims to extract and purify the phenolic compounds present in green, black and white tea, using water as a solvent for extraction and membranes for purification. The leaves of Camellia sinensis were subjected to infusion at the concentration of 100 g of leaves into 1 L of water, at first was analyzed the extraction of phenolic compounds at temperatures ranging from 30 to 80 ° C for different times (0 to 120 min), and the extract was filtered through filter cloth. Subsequently analyzed as pre-treatment with chitosan (20 to 100 ppm), centrifugation (20 min at 80000 rpm) and microfiltration (cellulose ester membranes with porosity of 0,22, 0,3 and 0,8 μm to 0,7 bar). The ultrafiltration process was performed at 6 bar and the feed was the permeate from the microfiltration membrane with a 0.8 μm pore size. The ultrafiltration membranes used was from NADIR polyethersulfone with molecular weight cutoff of 5, 10, 20 and 30 kDa, in a process with recycle. The ultrafiltration tests were also conducted with application of ultrasound and electromagnetic field. The flows obtained from the micro and ultrafiltration was used to calculate the fouling mechanism (applying mathematical model, to define the mechanism responsible for the decay of flow) and to calculate the resistance of the membranes. All these procedures were first performed with green tea and the process that best results were used for black tea and white tea. Samples obtained in each case were analyzed for the concentration of phenolics (Folin-Ciocalteu reagent), turbidity, color intensity, the concentration of solids, proteins and chromatographic analysis (HPLC). It was also analyzed the formation of tea cream front of the micro and ultrafiltration processes, and for this the samples were stored under refrigeration (5 °C) for 16 h. It was observed that compared to the results of pre-treatments that chitosan was obtained a better reduction of solids contained in the extract (56,22%), but microfiltration membrane with porosity of 0,8 μm was used as pre ultrafiltration-treatment as well as reducing the concentration of solids, showed low reduction of phenolic compounds and showed higher stabilized flow value (10,27 kgm-2h-1). Among the different conditions applied in the ultrafiltration, ultrasound has lower resistance, increase in flux (12,24%) stabilized, reduction of rejection of phenolic compounds (25,64%) and the permeate was stable even after 30 days storage under refrigeration. For green tea permeated analyzed EGCG, which was obtained in larger amount (39,55%) for the 20 kDa membrane in the conventional process. . For the process using ultrasound this value increased to 41,60%. Thus, it is concluded that micro and ultrafiltration processes can be applied and the permeate obtained in the ultrafiltration are more stable than the microfiltration and had purified phenolic compounds. / Os chás provenientes da planta Camellia sinensis são tradicionalmente utilizados de forma medicinal devido ao fato de conterem bioprodutos com grande poder antioxidante. Os bioprodutos responsáveis pelos benefícios na saúde humana são as catequinas, classe de polifenóis de baixo peso molecular. A tecnologia de separação por membranas pode ser utilizada para clarificação, purificação ou concentração de diversos produtos e bioprodutos. Assim, este trabalho tem como objetivo extrair e purificar os compostos fenólicos presentes no chá verde, preto e branco, usando água como solvente para extração e membranas para purificação. Assim, as folhas da Camellia sinensis foram submetidas à infusão em água na concentração de 100 g de folhas para 1 L de água, primeiramente analisou-se a extração dos compostos fenólicos em temperaturas que variaram de 30 a 80°C em diferentes tempos (0 a 120 min), sendo que o extrato obtido foi filtrado em filtro de pano. Posteriormente analisou-se como pré-tratamento a coagulação com quitosana (20 a 100 ppm), a centrifugação (20 min a 80000 rpm) e a microfiltração (membranas de éster de celulose com porosidade de 0,22, 0,3 e 0,8 μm a 0,7 bar). Os processo de ultrafiltração foram realizados a 6 bar e tinham como alimentação o permeado da microfiltração com membrana de 0,8 μm de porosidade. Na ultrafiltração utilizou-se membranas NADIR de poliétersulfona com peso molecular de corte de 5, 10, 20 e 30 kDa, em um processo com reciclo. Os ensaios de ultrafiltração foram conduzidos também com aplicação de ultrassom e campo eletromagnético. Os fluxos obtidos na micro e na ultrafiltração foram utilizados para calcular o mecanismo de fouling ( aplicando modelagem matemática, para definir o mecanismo responsável pelo decaimento do fluxo) e para calcular as resistências das membranas. Todos estes procedimentos foram realizados primeiramente com o chá verde e o processo que apresentou melhor resultado foi utilizado para o chá preto e o chá branco. As amostras obtidas em cada processo foram analisadas quanto a concentração de fenólicos totais (Folin-Ciocalteu), turbidez, intensidade de cor, concentração de sólidos, proteínas e análise cromatográfica (HPLC). Analisou-se ainda a formação de tea cream frente aos processos de micro e ultrafiltração, sendo que para isso as amostras foram armazenadas sob refrigeração (5°C) durante 16 h. Observou-se que em relação aos resultados dos pré-tratamentos a quitosana foi a que obteve uma maior redução dos sólidos presentes no extrato (56,22%), porém a microfiltração com a membrana de 0,8 μm de porosidade foi utilizada como pré-tratamento da ultrafiltração pois além de reduzir a concentração de sólidos, apresentou baixa redução dos compostos fenólicos e apresentou maior valor de fluxo estabilizado (10,27 kg/m²h). Dentre os processos de ultrafiltração, aquele que se destacou com os melhores resultados foi a filtração com membrana de 20 kDa, ou seja, apresentou um permeado estável, sem formação de tea cream, maior teor de compostos fenólicos e menores valores de resistências. Entre as diferentes condições aplicadas na ultrafiltração, o ultrassom apresentou menor resistência, aumento no fluxo (12,24%) estabilizado, diminuição da rejeição dos compostos fenólicos (25,64%) e ainda o permeado permaneceu estável após 30 dias armazenado sob refrigeração. Para os permeados de chá verde analisados o EGCG, foi o que se obteve em maior quantidade (39,55%) para a membrana de 30 kDa no processo convencional. Para o processo utilizando ultrassom este valor passou para 41,60. Assim, conclui-se que os processos de micro e ultrafiltração podem ser aplicados sendo que os permeados obtidos nas ultrafiltrações são mais estáveis que os da microfiltração e apresentam compostos fenólicos purificados. / Mestre em Engenharia Química

Milhões de toneladas de resíduos são gerados pela agroindústria todos os anos, gerando problemas ambientais e econômicos; muitos destes resíduos, entretanto, são ricos em nutrientes e compostos funcionais, o que poderia tornálos subprodutos com valor agregado. A utilização de subprodutos possibilita enriquecimento dos alimentos processados, redução de descarte no meio ambiente e melhor aproveitamento dos recursos naturais. Os talos de beterraba são um exemplo de resíduo com potencial a ser explorado e, assim como os bulbos, são ricos em betalaína, composto responsável pela sua coloração vermelho-violeta. Esses pigmentos são aplicáveis na indústria alimentícia como corantes naturais, mas a sua estabilidade é um dos maiores desafios frente a sua utilização. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal estudar a extração, a clarificação e a estabilização de betalaínas provenientes de talos de beterraba vermelha. Para tanto, foi inicialmente estudado a viabilidade da utilização dos talos de beterraba como fonte de betalaínas e, em sequência, a extração destes compostos via esmagamento. A utilização de diferentes processamentos com vistas à melhora da extração e o seu impacto na estabilidade das betalaínas presente no extrato foram investigados: o processamento por alta pressão (HPP do inglês High Pressure Processing) e o tratamento térmico com alta temperatura por curto tempo (HTST do inglês High Temperature Short Time). Por fim, foi realizado um estudo de clarificação do extrato por meio de processo de separação por membranas (PSM). A clarificação foi aplicada por microfiltração (MF) seguido por ultrafiltração (UF). Além disto, a MF também foi operada no modo diafiltração (DF). A redução da atividade da enzima peroxidase, as características físico-químicas, a cor e a taxa de degradação das betalaínas ao longo do armazenamento foram avaliados nos extratos antes e após a clarificação. Os resultados mostraram que os extratos obtidos via esmagamento possuíam em média 45% da quantidade de pigmentos presentes no extrato dos bulbos de beterraba. O processamento por HPP não foi considerado uma boa alternativa para melhorar a extração e também não contribuiu para o aumento na estabilidade dos pigmentos presentes nos extratos. O tratamento térmico HTST causou uma pequena degradação das betalaínas; porém, quando aplicado por 120 s a 85,7 °C nos extratos com alta concentração inicial, promoveu uma redução na taxa de degradação das betalaínas da amostra tratada de 1,2 para 0,4 mg de betanina/100 ml de extrato por dia após uma semana de armazenamento. No estudo de clarificação por PSM, os experimentos de MF e UF apresentaram reduções no fluxo do permeado ao longo do processo, além de elevada tendência ao fouling, em ambas as membranas. A aplicação da MF batelada seguida por UF ocasionou uma redução de 99,5% da atividade de peroxidase. Quando a MF foi operada em modo DF, a alimentação do processo foi modificada de duas bateladas de 2 L cada para uma batelada de 3 L, aproveitando melhor os pigmentos da alimentação. Além disto, a clarificação contribuiu para a estabilidade das betalaínas, uma vez que a taxa de degradação reduziu de 0,32 e 0,41 mg de betanina/100 ml de extrato por dia para 0,2 mg de betanina/100 ml de extrato por dia no 10° dia de armazenamento. Os processos de MF, em modo batelada e DF, seguidos por UF promoveram redução na turbidez e no teor de sólidos solúveis, além de extratos clarificados com cor mais intensa, luminosa e avermelhada. / Every year a huge amount of waste is generated by agricultural industry, becoming a serious environmental and economic problem; many of these wastes, however, contain nutrients and functional compounds, which could make them by-products with added value. The use of by-products allows the enrichment of processed foods and the reduction of discard in the environment, ensuring a better use of natural resources. The beet stalks are an example of waste with potential to be explored and, as the root, are rich in betalains, whose provide their red-violet color. These pigments are applicable in the food industry as natural dyes. The stability of these pigments, however, is one of the biggest challenges of using it. In this context, this work aims to study the extraction and clarification of betalains from red beet stalks. Initially it was studied the feasibility of using beet stalks like a betalain source and, after that, the extraction of these compounds through crushing was carried out. The utilization of different processing to improve the extraction and the impact on the betalain stability present in the extract were studied: the high pressure processing (HPP) and the thermal treatment high temperature short time (HTST). Lastly, a study of clarification of the extract using the membrane separation processes (PSM) was carried out. Clarification was first applied by microfiltration (MF) followed by ultrafiltration (UF). In addition, MF was also operated in diafiltration mode (DF). The peroxidase activity reduction, physico-chemical characteristics, color and degradation rate of betalains over the storage were evaluated in the extracts before and after the clarification. The results show that the stalks extract by crushing had about 45% of the pigments content in the extract from root of beet. HPP was not considered a suitable alternative to improve the extraction and did not contribute to the increase in the stability of the pigments present in the extracts. The thermal treatment HTST caused a small degradation of betalains. However, when it was applied for 120 s at 85.7 °C, in the extracts with high initial concentration, it promoted a reduction in the betalain degradation rate of the treated sample from 1.2 to 0.4 mg of betanin/100 ml of extract per day after one week of storage. In the PSM clarification study, the MF and UF experiments, showed permeated flux reduction, indicating high fouling tendency on both MF and UF membranes. The application of MF followed by UF caused a reduction of 99.5% in peroxidase activity. When MF was operated in DF mode, the process feed was modified from two batches of 2 L each to a 3 L batch, making better use of feed pigments. In addition, the clarification experiments contributed to the betalain stability, as the betalain degradation rate reduced from 0.32 and 41 mg of betanin/100 ml of extract per day to 0.2 mg of betanin/100 ml of extract per day on the 10th day of storage. The MF processes, batch and DF mode, followed by UF promoted a reduction in the turbidity and soluble solids content and the clarified extracts had color more intense, bright and reddish.

Orientador: Salvador Massaguer Roig / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T05:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lubeck_GertMarcos_D.pdf: 2387143 bytes, checksum: ebda37b30cff2d72ffbe5153c83f1e38 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho constitui em desenvolver tecnologia de fabricação de requeijão cremoso utilizando concentrado oretéico de soro ultrafiltrado e estudar as caracteristicas fisico-quimicas, de textura instrumental e sensorial, capacidade de derretimento de queijo, propriedades reológicas e de caracterização sensorial dos produtos. A fabricação dos produtos foi realizada nas instalações da Indústria de Laticínios Bombardelli em condições de processo industrial. Na 1ª etapa foram realizados dois experimentos. O primeiro experimento avaliou a possibilidade do aproveitamento do concentrado protéicode soro (CPS), de massa coagulada com e sem lavagem da massa, e de utilização de diferentes fontes de gordura, como o creme de leite e a manteiga, na fabricação de requeijão cremoso. O segundo experimento avaliou pontos tecnológicos de processo de ovbtenção dos ingredientes de fabricação sos requeijões cremosos. Na 2ª etapa também foram realizados dois experimentos. O primeiro experimento consistiu na fabricação dos requeijões cremosos utilizando quatro níveis de CPS (6,8, 10 e 12%) e três níveis de gordura no extrato seco (GES) (55, 60e 65%). Foram avaliadas as caracteristicas fisico-quimicas dos ingredientes e, o fluxo de requeijão e os parâmetros de textura industrial dos produytos. Os produtos fabricados foram comparados com requeijões comerciais. No segundo experimento foram utilizados cinco níveis de CPS (0, 6, 8, 10 e 12%) e três níveis de GES (55, 60, e 65%). Ocorreram diferenças significativas (p<0,05) entre as amostras de requeijão cremosos, em relação aos parâmetros de textura instrumental e teste de derretimento. A 3ª etapa consistiu de um experimento que permitiu a realização do estudo de análise sensorial que incluiu o teste de aceitação a Análise Descritiva Quantitativa (ADQ) realizada por uma equipe sensorial de onze provadores. Foram avaliadas 15 amostras de requeijão cremoso fabricadas com a adição de cinco níveis de concentrado protéico de soro e três níveis de sal emulsificante e quatro amostras comerciais de requeijão. Foram escolhidas pelo teste de aceitação as quatro melhores amostras de requeijão com CPS e uma amostra de requeijão comercial, considerando a aparência, aroma, sabor, consistência e espalhabilidade. Baseado nestes resultados, as cinco melhores amostras foram realizadas por meio de análise descritiva quantitativa, caracterizando os produtos, Foi avaliada a realção que existe entre as caracteristicas fisico-quimica com a capacidade de derretimento e parametros de textura instrumental (TPA) dos requeijões cremosos. A 4ª e ultima etapa consistiu de um experimento, em que se avaliou o efeito das variáveis de processo, pela incorporação de diferentes níveis de concentrado protéico de soro obtido por ultrafiltração de sal emulsificante sobre as respostas de textura instrumental e sensorial. O planejamento experimental consistiu de quatro ensaios, quatro pontos centrais, totalizando 12 ensaios. Obteve-se faixas ótimas de uso de CPS e SE que proporcionaram as melhores respostas sensoriais de cremosidade, pastosidadee espalhabilidade e de textura instrumental de dureza, adesividade, elasticidade e gomosidade. Obteve-se um índice reológico de comportamento (n) mínimo n = 0,51 para amostra 07 (produto mais viscoso) e máximo n = 0,80 para amostra 08 (produto menos viscoso) / Abstract: This work consisted to develop technology of manufacture of requeijão cremoso utilizing whey protein concentrate ultrafiltered and study the chemicalphysical characteristics, sensory and instrumental texture, melting cheese capacity, rheological properties and sensorial characteristics of products. The fabrication of products was realized in Bombardelli Dairy Industry in conditions insdustrial process. In the first stage, were realized two experiments. The first experiment evaluated the possibility of to use whey protein concentrate, soft coagulante curd with and without curd was, use of different fat sources as milk cream or butter in fabrication os requeijão cremoso. The second experiment, was realized to define the process fluxogram to be used and the operacional range of the variables to be studied. In second stage was realized two experiments again. First experiment consisted in manufactured requeijões cremosos utilizing 6, 8, 10 and 12% whey protein concentrate and three levels of fat dry matter (55, 60 and 65%) . Were evaluated chemicalphysical characteristics of the ingredients and, melting capacity and instrumental texture parameters (TPA) of products. In second experiment were utilized five levels whey protein concentrate (zero, 6, 8, 10 and 12%), and theree levels of fat dry matter (55, 60 and 65%). Ocurred significant difference (P<0,05) between samples of requeijões cremosos in relationship melting capacity and instrumental texture parameters (TPA). Third stage consisted of one experiment that permited the realization of sensory analysis, including acceptance test and Descriptive Quantitative Analysis (DQA) realized by eleven panelist judged. Were choosed by acceptance test lhe four better samples of requeijão with addition whey protein concentrate and one commercial sample of requeijão with base in appearance, flavour, tate, consistency and spreadly. Based in this results, the fivebetter samples were analised utilizing descriptive quantitative analysis, characterizing the products. Was evaluated the relationship there are between chemicalphysical characteristics and melting capacity and texture parameters (TPA) oj "requeijões cremosos". Fouth and final stage consisted also of one experiment, in that evaluated the process variables effects, by incorporation of differents levels whey protein concentrate obtained by ultrafiltration and emulsifying salt on the instrumental and sensorial texture responses. The experimental design included four assay, four axis point and four centre points, resulting in 12 experimetal runs. Obatained abtimize regions of use of whey protein concentrate and emulsifying salt that providing the better sensorial responses of cremosity, stickiness and spreadability and better instrumental textures responses of firmness, adesiviness, elasticity and gumniness. The sample seven had minimal flow rheological behaviour index (n=0,51 product more viscous) and sample eight had maximum flow rheological behaviour index (n=0,80 product lesser viscous) / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Walkiria Hanada Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kikuchi_Mariana_M.pdf: 738866 bytes, checksum: 1d9fee5c55f1a964b93d69d44841373b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O conhecimento do efeito do tratamento térmico do leite e retentado sobre as características do queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura pode auxiliar no desenvolvimento de tecnologias que melhorem a qualidade sensorial e aumentem o rendimento desse tipo de queijo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes níveis de tratamento térmico, realizados antes e depois do processo de ultrafiltração, na composição, rendimento, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial de queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura. Os tratamentos térmicos foram: a) tratamento térmico do leite (72°C/15 s ou 80°C/4s) e b) tratamento térmico do retentado (68°C/2 minutos ou 63°C/2 minutos). Leite cru integral foi padronizado a 2,0% de gordura, pasteurizado em trocador de calor de placas a 72oC/ 15 s, ou a 80°C/4 s e ultrafiltrado até atingir fator de concentração 3,5. O retentado foi então divido em duas partes, respectivamente tratadas a 68°C/2 minutos e 63°C/2 minutos. Para fabricação do queijo, o retentado foi adicionado de sal, ácido lático e coalho e coagulado diretamente na embalagem. Leite, retentado e permeado foram pesados e suas composições determinadas. O rendimento de fabricação também foi calculado. Os queijos foram analisados com relação à sua composição, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, reologia, textura, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial. Os tratamentos térmicos mais intensos do leite e do retentado resultaram em maior tempo de coagulação e maior capacidade de retenção de água. O tratamento térmico mais intenso aplicado ao retentado resultou em queijos com maior teor de caseína. Os queijos obtidos a partir dos retentados tratados a 68°C também apresentaram menores índices de proteólise. A análise de Perfil de Textura (TPA) e o teste de Creep demonstraram que os queijos obtidos do leite tratado a 80°C/4s são mais moles que os obtidos do leite tratado a 72°C/15 min. A microestrutura dos queijos também mostra uma matriz protéica mais densa e compacta para os queijos produzidos a partir de leite tratado a 80 °C/4 s. Sensorialmente os queijos não diferiram entre si em nenhum dos atributos avaliados / Abstract: The knowledge of milk and retentate heat treatment effect on quality of Minas Frescal light cheese (low fat content) may assist the development of technologies which will improve its sensorial quality and yield. Therefore, the objective of this work was to determine the effect of heat treatment of milk and retentate on the composition, yield, coagulation time, water retention capacity, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of Minas Frescal cheese with low fat content. The heat treatments were: a) milk heat treatment (72°C/15s or 80°C/4s) and b) retentate heat treatment (68°C/2minutes or 63°C/2minutes). Raw milk was standardized to 2,0% fat, heat treated and ultrafiltered until reach concentration factor of 3,5. The retentate was divided in two parts, respectively treated at 68°C/2 minutes and 63°C/2minutes. To manufacture this cheese, the retentate was added of salt, lactic acid and rennet and coagulated directly in the packaging. Milk, retentate and permeate were weighed and their compositions determined. The manufacture yield was also calculated. The composition, water retain capacity, rheology, texture, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of cheese were determined. Increasing the intensity of milk and retentate heat treatment resulted in a longer coagulation time and higher water retention capacity of the cheese. The more intense heat treatment applied to the retentate resulted in cheese with higher casein content. Cheese made from the retentate treated at 68°C/2 min presented the lowest rate of proteolysis. The Texture Profile Analysis and the Creep test showed that cheese from the milk treated at 80°C/4s were the softest. The protein matrix was more compact for the cheese made from the treated milk at 80°C/4s. From the sensorial point of view, there was non significant difference among the cheeses / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

A deglutição é um processo coordenado e extremamente complexo, envolvendo contração e inibição de músculos localizados entre a boca e o estômago. Alterações neste sistema podem gerar disfagia, sinal comum de diversas doenças orgânicas, alterações neurológicas ou doenças neuromusculares, produzindo no paciente dificuldade na mastigação e deglutição de alimentos. Prover deglutição segura para indivíduos disfágicos é um desafio, contudo, esta pode ser facilitada se os alimentos tiverem a textura modificada e os líquidos forem espessados. Dessa maneira, este trabalho teve por objetivo desenvolver uma formulação de espessante alimentar, com valor nutricional agregado, para espessar diferentes líquidos, tornando-os com consistência adequada para pacientes disfásicos e avaliar sua ação em diferentes líquidos, testando a influência do tempo de espessamento e temperatura, sobre a estabilidade das viscosidades obtidas com as amostras. O ingrediente base usado para formulação e fonte de proteína foi o concentrado protéico de soro de leite (WPC), obtido experimentalmente, através da utilização das tecnologias de membranas, ultrafiltração (UF) e diafiltração (DF), através de três experimentos distintos. Inicialmente, 30 litros de soro em pó reconstituído, foram concentrados através da ultrafiltração, com redução do volume para cinco litros, a partir deste volume realizaram-se as diafiltrações. No primeiro experimento executaram-se quatro DF, duas de cinco litros e duas de 2,5 litros, obtendo-se WPC-1 com 56% de proteína. No segundo experimento também com quatro DF, executaram-se dois deles com 10 litros e dois com cinco litros, obtendo-se o WPC-2, com 71% de proteína. Para o terceiro experimento, os ciclos das diafiltrações foram aumentados para seis DF de cinco litros cada, obtendo-se o WPC-3, com 80% de proteína. Os concentrados obtidos foram liofilizados e caracterizados em relação a suas propriedades funcionais, sendo a solubilidade a mais importante por estar diretamente ligada à utilização em formulações alimentares de bebidas. Obteve-se solubilidade média de 70, 77 e 85% para WPC-1, 2 e 3 respectivamente. Pelas características obtidas de concentração de proteínas e percentual de solubilidade, o concentrado protéico obtido no terceiro experimento foi o selecionado para ser utilizado na formulação. Esta ficou constituída de 68% de concentrado protéico de soro de leite, 2% de mix de vitaminas e minerais e 30% do agente espessante (goma guar). Através de testes preliminares realizados com o agente espessante, determinou-se a porção do produto formulado necessária de ser adicionada aos líquidos para que os mesmos atingissem os níveis de consistência desejados, ou seja, 4,2 g para consistência de néctar (50 – 351 cP), 6,7 g para consistência de mel (351-1750 cP) e 9,2 g para consistência de pudim (> 1750 cP), tradicionalmente recomendadas para indivíduos disfásicos, segundo o National Dysphagia Diet Guidelines (NDD). Diferentes amostras (leite, sucos de abacaxi, de uva e de laranja) foram espessadas e realizadas medidas da viscosidade aparente, expressas em centipoise (cP), nos tempos pós-preparo: 10 minutos, 2 horas com taxa de cisalhamento (“shear rate”) de 50s-1 a 25ºC. As amostras foram armazenadas sob refrigeração e após 24 horas, novas medidas foram realizadas com taxa de cisalhamento de 50s-1 a 10ºC. Houve diferença estatística significativa entre as médias de viscosidade nos tempos de preparo de todos os níveis de consistência, demonstrando que o agente espessante utilizado continuou agindo, hidratando-se e aumentando a viscosidade com o passar do tempo. Também foi encontrada diferença significativa entre algumas amostras, com diferentes líquidos de diluição, quando comparadas entre si no mesmo nível de consistência. No entanto, as amostras apresentaram viscosidade dentro dos níveis sugeridos pela National Disfagic Diet, com exceção da consistência de pudim que, no tempo 10 minutos, permaneceu abaixo dos limites, adequando-se com o tempo, para o consumo de indivíduos disfágicos. / The swallowing is a coordinated and extremely complex process, involving contractions and inhibitions of muscles located between the mouth and the stomach. Alterations on this system can generate dysphagia, common sign of several organic diseases, neurological alterations or neuromuscular diseases, producing in the patient difficulty in the mastication and Swallowing of food .To provide safe swallowing for dysphagic individuals is a challenge, however, this can be facilitated, if the food has modified texture and if the liquids are thickened. In this way, the purpose of this work was to develop a formulation of food thickener, with aggregated nutritional value, to thicken different liquid foods, giving them an appropriate consistence for dysphagic individuals and to evaluate its action in different liquid foods, testing the influence of the time of thickening and temperature, over the stability of the viscosities obtained by the samples. As ingredient base for formulation and protein source was used whey protein concentrate (WPC), obtained experimentally, through the use of the technologies of membranes, the ultrafiltration (UF) and diafiltration (DF), through three different experiments. Initially, 30 liters of reconstituted powder serum, were concentrate through ultrafiltration, with reduction of the volume for cinco liters, starting from this volume the diafiltration took place. In the first experiment quatro DF were executed, two of cinco liters and two of 2.5 liters, obtained WPC-1 with 56% of protein. In the second experiment quatro DF were executed, two of them with 10 liters and two with cinco liters, obtaining WPC-2 with 71% of protein. For the third experiment, the cycles of the diafiltration were increased for 6 DF of 5 liters each, obtaining WPC-3 with 80% of protein.The obtained concentrates were liofilized and characterized in relation to its functional properties, being the solubility the most important for being directly linked to the use in alimentary formulations and drink. Average solubility of 70, 77 and 85% were obtained for WPC, 1, 2 and 3 respectively. Due to the obtained characteristics of protein concentrate and its solubility, the WPC obtained in the third experiment was selected for if used in the formulation. This was constituted of 68% of whey protein concentrate, 2% of mix of Vitamins and Minerals and 30% of the thickning agent (gum guar). Through preliminary tests accomplished with the thickening agent the amount of formulated product necessary to reach the desired consistence levels was determined, being 4.2 g for nectar consistence (50 – 351 cP), 6.7 g for honey consistence (351-1750 cP) and 9.2 g for pudding (> 1750 cP), traditionally recommended for dysphagic individuals according to National Dysphagia Diet Guidelines (NDD). Different samples (milk, pineapple juices, and grape and orange) were thickened and measurements of apparent viscosity were carried out, expressed in centipoise (cP), in the times after preparation: 10 minutes, 2 hour with shear rate of 50s-1 to 25±2ºC. The samples were stored under refrigeration and after 24 hours, new measurements were accomplished with shear rate of 50 s-1 to 10±2ºC. There were significant statistic difference among the average viscosity in the times of preparation of all the consistence levels, demonstrating that the thickening agent used continued acting, increasing the viscosity in the course of time. As well as significant differences among some samples when compared to each other in the same consistence level, caused by the different constituents of the drinks taken as sample. However, all samples presented viscosity inside the levels suggested by National Dysphagic Diet, except for the pudding consistence that, in the time of 10 minutes, was below these limits, fitting with time, being for this inside the levels suggested, appropriated for consumption by dysphagic individuals.

Ultrafiltration (UF) processes are often used as pretreatment before more retentive/costly processes, such as nanofiltration and reverse osmosis. This study shows the results of low-biofouling nanocomposite membranes, loaded with casein-coated silver nanoparticles (casein-Ag-NPs). Membranes were cast and imbedded with Ag-NPs using two approaches, physical blending of Ag-NPs in the dope solution (PAg-NP/CA membranes) and chemical attachment of Ag-NPs to cast membranes (CAg-NP/CA membranes), to determine their biofouling control properties. The functionalization of Ag-NPs onto the CA membranes was achieved via attachment with functionalized thiol groups with the use of glycidyl methacrylate (GMA) and cysteamine chemistries. The immobilization chemistry successfully prevented leaching of silver nanoparticles during cross-flow studies. Pseudomonas fluorescens Migula in brackish water was used for short-term dead-end filtration, where CA and CAg-NP/CA membranes displayed lower flux declines as compared to PAg-NP/CA membranes. In subsequent long-term biofouling studies, also with Pseudomonas fluorescens Migula in brackish water with addition of sodium acetate, chemically-attached Ag-NPs led to a significant reduction in the accumulation of bacterial cells, likely due to the more dispersed nanoparticles across the surface. Therefore, a method was developed to chemically immobilize Ag-NPs to membranes without losing Ag-NP’s antimicrobial properties.

Abstract Nanocellulose is envisioned as one of the key product innovations of future biorefineries, since it can potentially function in numerous high-end applications and replace many current petroleum-based products due to its superior properties, abundance and renewable nature. The main difficulty hindering the industrial upscaling of nanocellulose is the lack of feasible techniques for processing cellulose fibres on a nanoscale. At the same time, ongoing research efforts have concentrated on charting the suitability of nanocellulose for various novel applications. The chemical functionalization of cellulose is currently regarded as a significant step for both enhancing nanocellulose fabrication and increasing its value as a product by virtue of its adjustable surface properties. This thesis reports on the surface functionalization of cellulosic fibres by means of two new chemical pre-treatments based on periodate oxidation and sequential chlorite oxidation or reductive amination for use in the fabrication of nanocelluloses. The properties of the resulting nanocelluloses were characterized and their applicability to novel film structures was investigated. Both nanoporous thin films for composite membranes and self-standing barrier films were manufactured and studied for their suitability in water purification and packaging applications, respectively. The oxidation of cellulose to 2,3-dicarboxylic acid cellulose (DCC) significantly enhanced the nanofibril production as only 1-4 passes through the homogenizer were required for disintegration of the fibres down to nano-scale. The fabricated DCC-nanofibrils had both high optical transmittance and viscosity comparable to that of TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils. DCC-nanofibrils with a carboxyl content of 1.75 mmol/g showed a potential for functioning as a nanoporous thin-film membrane layer in ultrafiltration tests. The second pre-treatment introduced an acid-free fabrication of amphiphilic cellulose nanocrystals (CNCs) with uniform width and length into nanocellulose production for the first time. Reaction conditions of periodate oxidation were presumed to be one of the key factors to impact the formation of either CNCs or cellulose nanofibrils. The butylamino-functionalized CNCs were used to fabricate barrier films that showed good mechanical strength and high resistance to permeation by oxygen even at elevated relative humidity. / Tiivistelmä Yksi metsäteollisuuden viimeisimmistä tuoteinnovaatiosta on nanoselluloosa, jolle on esitetty lukuisia uusia sovellusmahdollisuuksia sekä potentiaalia toimia korvaavana raaka-aineena öljypohjaisille tuotteille sen erinomaisten materiaaliominaisuuksien sekä globaalin saatavuuden ja uusiutuvuuden takia. Nanoselluloosan teollista hyödyntämistä on kuitenkin hidastanut kustannustehokkaiden valmistusmenetelmien puuttuminen. Samanaikaisesti on tehty laaja-alaista tutkimustyötä nanoselluloosan soveltuvuudesta uusiin käyttökohteisiin. Selluloosan kemiallista funktionalisointia pidetään tällä hetkellä yhtenä lupaavimpana menetelmänä tehostamaan sekä nanoselluloosan valmistusta että tuomaan lisäarvoa nanokuiduille, joiden pintaominaisuuksia voidaan muokata. Tässä työssä tutkittiin selluloosakuitujen funktionalisointia perjodaattihapetukseen sekä kloriittihapetukseen tai pelkistävään aminointiin perustuen ja nanoselluloosan valmistusta esikäsitellystä selluloosasta. Työssä tutkittiin erityisesti valmistettujen nanoselluloosien ominaisuuksia ja selvitettiin niiden soveltuvuutta uudentyyppisiin filmirakenteisiin. Filmirakenteita muokkaamalla tehtiin nanohuokoisia komposiittimembraaneita vedenpuhdistukseen sekä barrier-filmejä pakkausmateriaaleihin. Selluloosan hapetus 2,3-dikarboksyylihapposelluloosaksi tehosti nanoselluloosan valmistusta huomattavasti ja kuidut saatiin hajotettua 1-4 läpäisyllä homogenisaattorissa. Valmistetut DCC-nanofibrillit olivat optisesti läpinäkyviä sekä niiden viskositeetti oli yhtä korkea kuin aiemmin raportoiduilla TEMPO-hapetettuilla nanofibrilleillä. Ultrasuodatuskokeissa DCC-nanofibrilleistä pystyttiin muodostamaan nanohuokoinen kerros membraaninpinnalle, jota on mahdollista käyttää vedenpuhdistuksessa. Pelkistävällä aminointiesikäsittelyllä selluloosakuiduista onnistuttiin ensimmäistä kertaa valmistamaan kooltaan yhdenmukaisia amfifiilisiä selluloosananokiteitä ilman yleisesti käytettyä happohydrolyysiä. Siten työssä nanoselluloosien valmistukseen käytetyn perjodaattihapetuksen havaittiin soveltuvan sekä selluloosananokiteiden että selluloosananofibrillien valmistukseen. Butyyliamino-funktionalisoiduista selluloosananokiteistä valmistetut barrier-filmit olivat mekaanisesti vahvoja ja ne ehkäisivät hapenläpäisyä jopa korkeassa ilmankosteudessa.

The sorption of humic acid (HA) and HA size fractions onto magnetite has been studied. There is considerable irreversibility in the interaction of the humic with the magnetite surface, but the presence of Eu3+ ions has no effect on the sorption of humic onto magnetite. The magnitude of the sorption to magnetite increases with HA fraction size for all ionic strengths between 0.01 and 3 mol dm-3. Increasing ionic strength also increases sorption. Asymmetric Flow Field Flow Fractionation analysis of HA sorption to magnetite after 1 day revealed preferential sorption of lower molecular weight material. Eu3+ sorption onto magnetite was studied as a function of Eu concentration, which showed an increase in relative sorption as Eu concentration decreased. The behaviour of Eu3+ in ternary (HA/Eu3+/magnetite) systems is heavily influenced by HA, and from the data there is direct evidence for ternary complex formation. Larger HA size fractions retain more Eu3+ in solution than the smaller fractions. The binding strengths of HA size fractions were determined through ion exchange resin experiments: generally the larger fractions (> 10 kDa) showed stronger binding than the smaller components, but the unfractionated sample showed the strongest binding.First order dissociation rate constants have been determined for the whole HA and HA size fractions. The dissociation rate constants are independent of HA fraction size, but the larger species bind more Eu non-exchangeably. Time series ultrafiltration of Eu3+/whole humic mixtures has shown a shift in the distribution of metal ions to larger size fractions after a few days. Two ternary system kinetic speciation models have been developed to predict the behaviour of HA and Eu3+ in ternary systems. The two differ in their description of the multi-component behaviour of the binary HA-mineral interaction. The first assumes a single HA species and two surface binding sites and was found to perform better overall than the second, which has a single surface sorption site and two HA species in solution. The exchangeable binding strengths for the different HA samples calculated from both models showed similarities to those measured experimentally.