UFPR - Dissertações

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Estudo da adsorção de componentes do aroma de café (benzaldeído e ácido acético) perdidos durante o processo de produção do café solúvel
(Universidade Federal do Paraná, 2010-03-26) Zuim, Diana Regazzi; Mafra, Marcos Rogério
Durante o processamento de café solúvel ocorrem degradação e perda de aromas, principalmente durante a extração e a concentração a quente, o que compromete a qualidade do produto final. Esses compostos podem ser recuperados em solução aquosa durante o processo, mas precisam ser separados da água e é desejável a separação entre compostos sensorialmente agradáveis (benzaldeído) e desagradáveis (ácido acético). Usualmente, essa separação é realizada por meio de tratamentos térmicos que envolvem altos custos energéticos, além de degradação dos compostos devida às altas temperaturas envolvidas no processo. Uma alternativa promissora para recuperação e/ou separação de aromas é o processo de adsorção. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da adsorção de benzaldeído e ácido acético, presentes em solução aquosa, em carvão ativado granular comercial de casca de coco. Todos os experimentos de adsorção foram feitos em batelada em uma incubadora com controle de temperatura a uma agitação de 150 min -1 . Determinou-se a cinética de adsorção a 30,0 ± 0,2 °C pela análise da quantidade de benzaldeído ou ácido acético (C 0 = 200 mg L -1 ) adsorvida em diferentes intervalos de tempo (10 min a 24 h). Construíram-se isotermas de adsorção com os sistemas monocomponentes a 20,0 ± 0,2 °C, 30,0 ± 0,2 °C e 40,0 ± 0,2 °C. As soluções de benzaldeído (200 a 900 mg L -1 ) foram agitadas com adsorvente por 16 h, enquanto que as de ácido acético (100 a 800 mg L -1 ) por 24 h. Para os sistemas binários foram construídas duas isotermas a 20,0 ± 0,2 °C, com tempo de adsorção de 16 h, sendo uma co m concentrações idênticas de benzaldeído e ácido acético (200 a 900 mg L -1 ) e outra com concentrações crescentes de benzaldeído (200 a 900 mg L -1 ) e decrescentes de ácido acético (800 a 100 mg L -1 ), com uma concentração total de 1000 mg L -1 . Determinou-se a concentração dos componentes por CLAE e a quantidade adsorvida foi calculada por balanço de massa. No estudo cinético, o equilíbrio foi atingido em aproximadamente 6 h para o benzaldeído e 10 h para o ácido acético. O modelo que melhor representou o comportamento cinético para ambos os componentes foi o de pseudo-segunda ordem. Considerando a adsorção monocomponente, os modelos de Langmuir e Freundlich representaram adequadamente os dados experimentais de equilíbrio. Valores negativos para ∆G ads e ∆H ads indicaram que a adsorção de ambos os compostos foi espontânea e exotérmica. A variação do calor isostérico (∆H ads ) com a cobertura de superfície confirmou a heterogeneidade energética da superfície do adsorvente. O processo de adsorção apresentou-se mais favorável para o benzaldeído, uma vez que a afinidade de adsorção por esse componente é mais de 2000 vezes maior que para o ácido acético, nas temperaturas estudadas. Em relação à adsorção dos sistemas binários, contatou-se que o benzaldeído interfere mais acentuadamente na adsorção do ácido acético que o oposto, possivelmente pelas diferenças de hidrofobicidade entre ambos os compostos. O modelo que representou mais adequadamente os dados dos sistemas binários foi o de Freundlich estendido com cinco parâmetros.
Estudo da adsorção de componentes do aroma de café (benzaldeído e ácido acético) perdidos durante o processo de produção do café solúvel
(Universidade Federal do Paraná, 2010-03-26) Zuim, Diana Regazzi; Mafra, Marcos Rogério
Durante o processamento de café solúvel ocorrem degradação e perda de aromas, principalmente durante a extração e a concentração a quente, o que compromete a qualidade do produto final. Esses compostos podem ser recuperados em solução aquosa durante o processo, mas precisam ser separados da água e é desejável a separação entre compostos sensorialmente agradáveis (benzaldeído) e desagradáveis (ácido acético). Usualmente, essa separação é realizada por meio de tratamentos térmicos que envolvem altos custos energéticos, além de degradação dos compostos devida às altas temperaturas envolvidas no processo. Uma alternativa promissora para recuperação e/ou separação de aromas é o processo de adsorção. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da adsorção de benzaldeído e ácido acético, presentes em solução aquosa, em carvão ativado granular comercial de casca de coco. Todos os experimentos de adsorção foram feitos em batelada em uma incubadora com controle de temperatura a uma agitação de 150 min -1 . Determinou-se a cinética de adsorção a 30,0 ± 0,2 °C pela análise da quantidade de benzaldeído ou ácido acético (C 0 = 200 mg L -1 ) adsorvida em diferentes intervalos de tempo (10 min a 24 h). Construíram-se isotermas de adsorção com os sistemas monocomponentes a 20,0 ± 0,2 °C, 30,0 ± 0,2 °C e 40,0 ± 0,2 °C. As soluções de benzaldeído (200 a 900 mg L -1 ) foram agitadas com adsorvente por 16 h, enquanto que as de ácido acético (100 a 800 mg L -1 ) por 24 h. Para os sistemas binários foram construídas duas isotermas a 20,0 ± 0,2 °C, com tempo de adsorção de 16 h, sendo uma co m concentrações idênticas de benzaldeído e ácido acético (200 a 900 mg L -1 ) e outra com concentrações crescentes de benzaldeído (200 a 900 mg L -1 ) e decrescentes de ácido acético (800 a 100 mg L -1 ), com uma concentração total de 1000 mg L -1 . Determinou-se a concentração dos componentes por CLAE e a quantidade adsorvida foi calculada por balanço de massa. No estudo cinético, o equilíbrio foi atingido em aproximadamente 6 h para o benzaldeído e 10 h para o ácido acético. O modelo que melhor representou o comportamento cinético para ambos os componentes foi o de pseudo-segunda ordem. Considerando a adsorção monocomponente, os modelos de Langmuir e Freundlich representaram adequadamente os dados experimentais de equilíbrio. Valores negativos para ∆G ads e ∆H ads indicaram que a adsorção de ambos os compostos foi espontânea e exotérmica. A variação do calor isostérico (∆H ads ) com a cobertura de superfície confirmou a heterogeneidade energética da superfície do adsorvente. O processo de adsorção apresentou-se mais favorável para o benzaldeído, uma vez que a afinidade de adsorção por esse componente é mais de 2000 vezes maior que para o ácido acético, nas temperaturas estudadas. Em relação à adsorção dos sistemas binários, contatou-se que o benzaldeído interfere mais acentuadamente na adsorção do ácido acético que o oposto, possivelmente pelas diferenças de hidrofobicidade entre ambos os compostos. O modelo que representou mais adequadamente os dados dos sistemas binários foi o de Freundlich estendido com cinco parâmetros.
Estudo teórico e experimental da extração de café com ciclos de compressão e descompressão hidrostática
(Universidade Federal do Paraná, 2015-02-23) Ortiz, Ronald Wbeimar Pacheco; Zanoelo, Éverton Fernando
O objetivo principal do presente trabalho foi investigar a influência da pressão e dos ciclos de compressão e descompressão hidrostática sobre a cinética da extração de solutos totais do café torrado e moído. Os experimentos de extração foram realizados com água destilada a baixa temperatura (17 oC), em um intervalo de pressão de 91,4 kPa a 338,2 kPa, durante 25200 s (7 h). As curvas experimentais de extração transiente foram descritas corretamente, usando um modelo matemático puramente difusivo no caso da extração com pressão constante, e um modelo híbrido difusivo-convectivo para a extração com ciclos de compressão e descompressão hidrostática. Com 80 % de probabilidade a modelagem matemática suporta e explica em termos dos fenômenos de transporte, o efeito positivo significativo dos fatores examinados sobre a cinética da extração. De acordo com o modelo, o aumento da pressão incrementa a difusividade, enquanto que os ciclos de compressão e descompressão hidrostática ocasionam um movimento de fluido através dos micro canais do sólido, gerando transferência de massa por convecção. Neste sentido, o tempo necessário para alcançar o máximo rendimento foi reduzido de 25200 s (7 h) a 91,4 kPa (a pressão constante) para 2400 s (40 min) a 338,2 kPa (com ciclos de compressão e descompressão hidrostática). Também foi observado um impacto positivo de ambos os fatores considerados sobre o rendimento da extração no equilíbrio, o qual aumentou de 13 % a 91,4 kPa e pressão constante, para 26 % a 338,2 kPa com ciclos de compressão e descompressão hidrostática, o que representa uma eficiência de 85 %. Foram extraídos também os lipídeos do café sob pressão constante e ciclos de compressão e descompressão, usando um solvente polar (água destilada) e um solvente não polar (clorofórmio). A fração de lipídeos totais na fase aquosa no equilíbrio foi desprezível, refutando uma importante vantagem da extração com ciclos de compressão e descompressão hidrostática alegada na literatura, isto é, de que a referida técnica permite a extração de compostos insolúveis. Além disso, foi observado que a influência da pressão e dos ciclos de compressão e descompressão hidrostática não foi significativa (p > 0,02) sobre a extração de lipídeos totais usando clorofórmio.
Potential of lactic acid bacteria to improve the fermentation and quality of coffee during on-farm processing
(Universidade Federal do Paraná, 2016-09-29) Carvalho Neto, Dão Pedro de; Pereira, Gilberto Vinícius de Melo
O presente estudo descreve o potencial uso de bactéria ácido lática na condução de fermentação de grãos de café durante o processamento úmido conduzido em condições de campo. Dentre as diversas cepas testadas, a Lactobacillus plantarum LPBR01 demonstrou uma produção desejada de ácidos orgânicos e ésteres aromáticos em um meio simulativo de polpa de café. A cepa foi capaz de estabelecer um processo acelerado de acidificação, potencialmente reduzindo o tempo de fermentação. A cepa também elevou significativamente a formação de compostos orgânicos voláteis, permitiu a produção de uma bebida com notas sensoriais distintas e estimulou uma maior diversidade de leveduras durante a fermentação. Os resultados foram parcialmente publicados na revista Internationa Journal of Food Science and Technology.
Recuperação do aroma álcool feniletílico por adsorção em batelada e em coluna
(Universidade Federal do Paraná, 2011-02-23) Carpiné, Danielle; Mafra, Luciana Igarashi
O café solúvel nas últimas décadas tem sido o grande responsável pela valorização do café. No processamento do café solúvel ocorrem transformações e perdas aromáticas que alteram de forma negativa o sabor e o aroma do café. O álcool feniletílico é um composto aromático de grande interesse para indústria de café solúvel, surgindo desta forma a necessidade de recuperar esse componente de forma a permitir a sua reincorporação ao final do processo. A adsorção apresenta-se como uma alternativa promissora devido a possibilidade de se operar em temperaturas próxima a ambiente, evitando as degradações térmicas do processamento convencional. O objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de adsorção do álcool feniletílico, presente em solução aquosa, a partir de dados de equilíbrio em batelada e em processo contínuo (coluna de leito fixo).O carvão ativado Carbomafra® 119 foi selecionado após análises preliminares. A cinética foi avaliada a 30°C utilizando uma solução de álcool feniletílico com concentração inicial de 200 mg L -1 . O tempo de equilíbrio foi de aproximadamente 90 minutos, com um percentual de remoção de 99,3%. O modelo de pseudo-primeira ordem representou a cinética experimental. As isotermas de adsorção foram avaliadas a 20°C, 30°C e 40°C, a partir de soluções com concentrações iniciais de adsorvato que variaram de 200 mg L -1 a 950 mg L -1 . Foram avaliados os modelos de Langmuir, Freundlich, Toth e Temkin. Para as três temperaturas investigadas, o modelo que melhor representou os dados experimentais foi a isoterma de Freundlich. A adsorção em leito fixo foi avaliada segundo a influência de três variáveis: concentração inicial (222,08 mg L -1 , 723,15 mg L -1 e 820,88 mg L -1 ), vazão de alimentação (3,45 mL min -1 , 6,87 mL min -1 e 11,94 mL min -1 ) e o efeito da altura do leito adsorvente (4 cm e 11 cm). Os resultados indicaram que a coluna de adsorção em leito fixo apresentou melhor desempenho nas seguintes condições: vazão de alimentação de 3,45 mL min -1 e altura do leito adsorvente de 11 cm. O processo de dessorção empregando álcool etílico como solvente foi avaliado, fornecendo um percentual de recuperação do adsorvato de 30%. Os resultados obtidos indicam a adsorção como uma operação promissora na recuperação do aroma álcool feniletílico perdido durante o processamento de café solúvel.