Teses e Dissertações
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Item Caracterização físico-química e capacidade antioxidante de borras de café oriundas de torras clara e escura e estudo do aproveitamento em muffins(Universidade Federal do Espírito Santo, 2019-02-27) Benincá, Daiane Bonizioli; Silva, Pollyanna Ibrahim; Oliveira, Daniela da Silva; Saraiva, Sérgio HenriquesA borra de café é o principal subproduto gerado pelas indústrias de café solúvel e de preparações domésticas, e esse subproduto pode ser interessante para a indústria alimentícia por possuir quantidade significativa de fibras e pelas propriedades antioxidantes, devido à presença de compostos fenólicos. Diante do exposto, objetivou-se avaliar a composição de borras de café obtidas a partir de torras claras e escuras e verificar a aplicabilidade como ingrediente alimentício em muffins. Para tal, na primeira etapa do estudo, as borras foram obtidas a partir de grãos de café arábica, submetidos a torra clara e escura e moídos. As borras foram secas em secador de bandejas, inicialmente em cinco temperaturas (40, 50, 60, 70 e 80 °C), em três repetições. Foram estudados a cinética de secagem, o ajuste de modelos (Page, Lewis, Henderson & Pabis (H&P) e Midilli), e foram realizadas análises de umidade, conteúdo fenólico total e atividade antioxidante (ABTS) nas borras de café, e o gasto energético e o tempo de secagem foram avaliados. Foi empregada a função desejabilidade nos resultados significativos, para definir as condições de secagem que mantivessem as características mais favoráveis das borras. Na segunda etapa do estudo, as borras foram secas nas temperaturas definidas anteriormente e submetidas a análises físico-químicas, cromatográficas e microbiológicas. Posteriormente, foi escolhida a borra que apresentou melhores características e esta foi aplicada em muffins, que foram caracterizados com análises físicas, físico-químicas e cromatográficas. Os resultados mostraram que somente a umidade, o tempo de secagem e o gasto energético sofreram influência da temperatura de secagem (p<0,05). Pela função desejabilidade foram obtidas as melhores temperaturas de secagem, de 56 °C para a borra de torra clara e 61 °C para a borra de torra escura. Cafeína, trigonelina, ácido clorogênico (5-CGA), hidroximetilfurfural (HMF), conteúdo fenólico total, atividade antioxidante (ABTS e DPPH), proteínas, carboidratos e cinzas foram significativos (p<0,05) e as concentrações encontradas foram maiores na borra de torra clara. A concentração de lipídios foi maior na borra de torra escura. As análises microbiológicas demonstraram que ambas as borras de café encontravam se adequadas para utilização posterior. Devido às melhores características, a borra clara foi escolhida para ser aplicada em muffins, nas concentrações de 0, 1, 16, 31, 46 e 61% (em substituição parcial à farinha de trigo) e foram determinados os limiares de aceitação comprometida (LAC) e rejeição (LR). O LAC obtido foi de 1,72% e o LR de 85,82% de adição de borra de café. Cafeína, trigonelina, 5-CGA e conteúdo fenólico total dos muffins, aumentaram com adição da borra. A atividade antioxidante (DPPH) teve aumento até a concentração de 16% de adição e depois apresentou estabilidade. Enquanto para o ABTS houve estabilidade entre a concentração de 16% e 46% e novo aumento quando adicionados 61% de borra de café. A cor apresentou diferenças significativas em todos os parâmetros estudados (L*, a*, b* e ΔE), sendo que o valor de ΔE a partir de 46% de adição de borra foi maior que 7, enquanto a textura só foi significativa nos parâmetros de dureza e resiliência. Diante do exposto, a aplicação de borra de café como ingrediente alimentício em concentrações moderadas e próximas ao LAC é viável, uma vez que: (i) enriquece o produto, (ii) algumas características de textura não são influenciadas e (iii) que até a adição de 1,72% de borra de café (LAC) a aceitação do muffin estímulo não diferiu da aceitação do muffin controle.Item Avaliação da capacidade de adsorção da borra de café e da casca de café na remoção de 2,4-D em amostras de água(Universidade Federal do Espírito Santo, 2018-08-16) Roldi, Larissa Lopes; Coelho, Edumar Ramos CabralA contaminação dos mananciais utilizados para abastecimento por compostos micro poluentes é uma dificuldade que os tratamentos de água convencionais não resolvem de maneira eficaz. O ácido 2,4-Diclorofenóxiacético (2,4-D) é um agrotóxico microcontaminante de mananciais, que possui alta toxicidade para o ecossistema aquático e para seres humanos, sendo necessária sua remoção desse ambiente. O método mais utilizado para a remoção desses compostos é a adsorção em carvão ativado, em que as moléculas da substância interagem com grupamentos presentes na superfície do carvão, de modo que, após filtração, o composto é removido do meio aquoso em que se encontrava. Na tentativa de se desenvolverem novos materiais para a remoção do 2,4-D por adsorção, a borra e a casca de café, in natura e carbonizadas, foram utilizadas em estudos de adsorção, por serem materiais grande disponibilidade em nosso país e que competiriam com o carvão ativado por terem um menor custo de obtenção. Este estudo avaliou as características superficiais desses materiais por análise de Área Superficial Específica (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TG) e Ponto de Carga Zero (PCZ). Foram realizados estudos para se determinar o tempo de equilíbrio e a massa de adsorvente a ser utilizada, porém não foi possível determinar qualquer adsorção de 2,4-D utilizando a borra e a casca de café in natura. Assim, os estudos de adsorção variando-se a concentração inicial de 2,4-D e o pH da solução, foram conduzidos apenas para o carvão ativado (CA), para borra (BC) e casca (CC) de café carbonizadas. Às isotermas, geradas a partir dos estudos de adsorção, foram aplicados os modelos de Langmuir e Freundlich, para a obtenção de parâmetros de descrição do processo de adsorção. No geral, BC apresentou maior adsorção em relação a CC, apresentando valores de qA MÁX de 23,4 e 4,4 mg/g, respectivamente. Porém ambos tiveram desempenho inferior a CA (qA MÁX = 94,0 mg/g). Dentre os pH’s estudados, pôde-se observar que em pH’s ácidos, a remoção de 2,4-D foi maior para todos os adsorventes estudados.Item Elaboração do Mapa Tecnológico (Technology Roadmap) para reutilização da borra de café com ênfase na indústria dos biocombustíveis, fármacos e cosméticos(Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2023-07-12) Santos, Maria Julia Siqueira Ferreira dos; Figueiredo, Marco Antonio Gaya deIndústrias produzem uma grande quantidade anual de resíduos que muitas das vezes não possuem nenhuma valorização. Tendo em vista que esses resíduos possuem grandes potenciais de reaproveitamento faz-se necessário um estudo a cerca disso. Estratégias de gestão de resíduos funcionam para além de valorizar um subproduto como diminuir a carga de poluente resultante da atividade agroindustrial. A substituição por tecnologias denominadas “tecnologias limpas” e o reaproveitamento dos resíduos passa a agregar um valor econômico para os produtos, subprodutos e resíduos dos processos produtivos, reduzindo os impactos ambientais, estimulando a não formação de resíduo, a reciclagem e evitando o acúmulo de passivos ambientais. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é estudar a tendência no desenvolvimento tecnológico sobre a utilização da borra de café através do technology roadmapping (TRM) buscado identificar a aplicação ao longo do tempo. Para a realização do trabalho foi utilizado o método TRM através de uma abordagem estratégica a curto, médio e longo prazo com o intuito de compreender a evolução tecnológica de um produto ou processo. Foram realizadas buscas de patentes, pedidos de patentes e artigos em base de dados como Scopus, Science Direct, Espacenet, Patenscope e INPI onde foram analisados 882 patentes concedidas e solicitadas e 391 artigos. Após a análise foi considerado relevante 17 patentes solicitadas, 6 patentes concedidas e 78 artigos. As informações encontradas foram dispostas em um mapa tecnológico e classificadas em curto (patentes concedidas), médio (patentes solicitadas), longo prazo (artigos) em um determinado período de tempo e classificadas Conformeuma taxonomia previamente definida. Através das pesquisas e confecção dos mapas foi possível identificar uma empresa denominada Bio-Bean que possui patentes solicitadas, mas que já atua no mercado dos biocombustíveis feitos através da borra. Além disso, percebe-se que grande parte dos artigos são oriundos de universidades. Por fim, conclui-se que de uma maneira geral, existe uma tendência no uso da borra de café quando comparado ao uso dos outros resíduos da indústria do café, além de uma tendência quanto ao uso de processos químicos e produção biodiesel quando se trata da taxonomia de produto. Observou-se também que não existem dados muitos expressivos sobre fármacos e cosméticos.Item Avaliação de composto orgânico contendo borra de café na adubação da cultura do milho(Universidade Federal de Lavras, 2021-03-25) Souza, Leonardo Moreira Borges de; Lopes, Guilherme; Favarato, Luiz FernandA geração de subprodutos pelos processos industriais é uma realidade e tem sido um grande desafio no que tange ao seu tratamento e destinação final adequados desses materiais. A borra de café é o principal resíduo gerado na agroindústria do café solúvel e uma das alternativas de tratamento e destinação final desse resíduo é a sua compostagem, com o uso posterior do composto como fertilizante orgânico. A compostagem pode ser considerada como uma técnica que converte resíduos agroindustriais em um produto com valor nutricional para as plantas, estável e isento de contaminantes. Recentemente, foi implantada na Fazenda Experimental de Viana (FEV), que pertence ao Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural - INCAPER, e está localizada no município de Viana - ES, uma usina de compostagem para solucionar o problema de destinação de resíduos da agroindústria do café gerados pela Realcafé na fabricação do café solúvel. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial do composto orgânico produzido por esta usina para ser utilizado como fonte de nutrientes no cultivo do milho. Comparou-se o uso de diferentes doses de aplicação do composto em complementação à adubação mineral. Foram avaliados parâmetros agronômicos, como o crescimento e a produtividade da planta, aspectos nutricionais através da análise foliar, e de fertilidade do solo, pela análise do solo. Também foi feita uma avaliação econômica de cada tratamento. O experimento foi conduzido em delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições e cinco tratamentos, com o cultivo do milho da cultivar INCAPER ES - 203, em sistema irrigado. Os tratamentos foram: 1) 100 % de composto orgânico; 2) 75% de composto orgânico + 25% adubação mineral; 3) 50% de composto orgânico + 50% adubação mineral; 4) 25% de composto orgânico + 75% adubação mineral; e 5) 100% de adubação mineral. Os tratamentos foram submetidos e comparados estatisticamente pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. Como resultados, os tratamentos que receberam o composto orgânico apresentaram desempenho no desenvolvimento e na produtividade do milho inferior ao tratamento que recebeu apenas adubação mineral. Na avaliação da produtividade em grãos, os tratamentos 4 e 5 apresentaram maiores produtividades, diferindo estatisticamente dos demais. Os tratamentos não diferiram estatisticamente entre si na avaliação econômica, demonstrando a viabilidade de se aplicar o composto orgânico. Concluiu-se com este estudo que o composto orgânico contendo borra de café apresentou resultados satisfatórios para a adubação da cultura do milho, principalmente quando utilizado de forma complementar à adubação mineral. O uso do composto orgânico, puro ou em associação à adubação mineral, mesmo apresentando menores produtividades, demonstrou viabilidade econômica quando comparado ao tratamento com adubação mineral, devido ao seu menor custo de adubação.Item O potencial do resíduo do café como fonte de geração de energia(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-26) Freitas, Caroline Piccoli Miranda de; Renato, Natalia dos Santos; Varejão, Eduardo Vinícius Vieira; Moreira, Renata Pereira LopesO Brasil é o maior produtor e exportador de café do mundo e o estado de Minas Gerais, o maior produtor do país. Contudo, o processamento do café gera uma grande quantidade de resíduos, uma vez que mais de 50% do fruto do café é descartado, além da geração de borra de café após seu processamento e uso. Assim, a valorização dessa matéria orgânica por meio de processos avançados se torna necessária. Deste modo, o objetivo deste estudo foi determinar o potencial energético da casca e da borra de café, através da pirólise catalítica de cloreto de zinco e cloreto de magnésio e não-catalítica da casca de café e da pirólise e liquefação hidrotermal da borra de café. Para isso, a borra e a casca de café foram caracterizadas através de análise termogravimétrica, análise imediata, análise elementar e análise de poder calorífico superior. Para a pirólise catalítica do café, foi realizada a adsorção de 30 g de casca de café com 10% de cloreto de magnésio e cloreto de zinco. A pirólise da casca de café foi realizada a temperaturas de 350 e 500°C para cada ensaio. O maior poder calorífico superior obtido pela fração orgânica do bio-óleo foi obtido para a pirólise da casca de café sem aporte de catalisadores a 500ºC (34,8 ±0,00 MJ kg-1). Em relação ao balanço de energia, o processo de pirólise catalítica a 350ºC (Relação do consumo de energia (RCE) = 0,84) gerou mais energia que consumiu em comparação com o processo de pirólise sem aporte de catalisador na mesma temperatura (RCE = 0,94). Logo, a pirólise de casca de café com MgCl 2 a 350ºC se apresentou como o processo mais eficiente para a geração de energia. Em uma segunda etapa, foi realizada a pirólise da borra de café com um teor de umidade inicial de 5,94 ± 0,11 b.u. nas temperaturas de 350 e 500°C. Já a liquefação hidrotermal da borra de café foi realizada a um teor de umidade inicial de 66,97 ± 0,48% b.u. e temperatura de 350°C. O rendimento do produto sólido foi maior para a pirólise a 350 ºC (38,33%) enquanto o do bio-óleo foi maior para a pirólise a 500 ºC (45,29%). Na liquefação hidrotermal observou-se um maior poder calorifico superior da fração orgânica do bio-óleo (37,30 MJ kg-1) e uma menor relação de consumo de energia (RCE=0,39) em relação aos outros ensaios, significando que esse processo gerou mais energia que consumiu quando comparado com o processo de pirólise. Logo, a liquefação hidrotermal se apresentou como o processo mais eficiente para a geração de energia. Dessa forma, tanto a casca de café quanto a borra de café são biomassas promissoras para a geração de energia através dos processos termoquímicos estudados. Palavras-chave: Liquefação hidrotermal. Pirólise. Casca de café. Borra de café. Catalisador. Coffea arábica.Item Minimização de resíduos do processamento do café solúvel através do reaproveitamento da borra para extração de óleo utilizando solvente renovável(Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos - Universidade de São Paulo, 2016) Toda, Tatiane Akemi; Rodrigues, Christianne Elisabete da CostaO principal resíduo da indústria de café solúvel é a borra de café, gerada após a extração de sólidos solúveis com água, sendo usualmente queimada em caldeiras para geração de energia para a própria indústria. Entretanto, este co-produto pode conter de 15 a 20 % de óleo, componente de grande interesse na indústria alimentícia. Em paralelo, na indústria de produção de óleos vegetais o solvente frequentemente utilizado é o hexano. Contudo, por este ser um derivado de combustíveis fósseis, alternativas para sua substituição por solventes mais amigáveis ao meio ambiente, que podem ser obtidos por via biotecnológica, estão sendo estudadas. Deste modo, o objetivo principal desta dissertação de mestrado foi a viabilização técnica do emprego de solventes alcoólicos no processo de extração de óleo de borra de café proveniente da indústria de processamento de café solúvel. Foram realizadas extrações sólido-líquido em um estágio para estudar a influência das variáveis de processo temperatura (60 a 90 °C), tipo de solvente (etanol, ET ou isopropanol, IPA) e a hidratação do solvente (absoluto ou azeotrópico) nas características das fases extrato e rafinado, em termos de rendimento de extração de óleo, de ácidos clorogênicos (ACG), de carboidratos totais, teor de proteínas e índice de solubilidade de nitrogênio (ISN) da fase rafinado. Pré-tratamento enzimático ao processo de extração também foi realizado para investigar a sua atuação sobre o rendimento de extração de óleo e ACG, além do ISN das fases rafinado obtidas na temperatura de 70 °C. De forma geral, pode-se inferir que a temperatura favorece a extração de compostos lipídicos, mas a hidratação do solvente prejudica a extração destes compostos pelo aumento da polaridade do solvente. Do mesmo modo, como o ET é mais polar que o IPA, o primeiro solvente proporcionou a obtenção de menores rendimentos de extração de óleo. A temperatura de processo também influenciou a extração de ACG, a qual foi beneficiada a temperaturas mais baixas pelo aumento da polaridade dos solventes utilizados. De tal forma, que a 60 °C, nos experimentos utilizando etanol azeotrópico obteve-se os menores rendimentos de extração de óleo, porém maior rendimento de extração de ACG. O pré-tratamento enzimático apresentou diferenças significativas nas características das fases extrato e rafinado. No entanto, somente os experimentos com etanol absoluto resultaram em rendimentos de extração de óleo economicamente viáveis. De fato, será relevante um estudo mais aprofundado das variáveis de pré-tratamento enzimático para obter resultados mais expressivos em relação à extração de compostos lipídicos. Diante dos dados experimentais obtidos, conclui-se que é tecnicamente viável o emprego de solventes alcoólicos no processo de extração de óleo de borra de café. Entretanto, nota-se que as condições de processo devem ser avaliadas minuciosamente com o objetivo de se obter altos rendimentos de extração de óleo com maior teor de ACG.Item Atividade antioxidante de extratos vegetais: estudo das condições de extração e aplicação em sistema lipídico(Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - Universidade de São Paulo, 2014) Cruz, Richtier Gonçalves da; Vieira, Thais Maria Ferreira de SouzaA oxidação lipídica é uma das principais reações de deterioração em alimentos, provocando perdas em qualidade e valor nutricional. Para evitar este problema a indústria utiliza antioxidantes, substâncias capazes de retardar essas reações. Os compostos fenólicos constituem-se na principal substância antioxidante utilizada e encontrada em alimentos, sendo que estes podem estar presentes em várias matérias primas vegetais e em resíduos agroindustriais, desprezados pela indústria. O objetivo do presente trabalho foi estudar as condições de extração de compostos fenólicos de frutos de acerola (Malpighia emarginata), borra de café (Coffea arabica) e casca de lichia (Litchi chinensis), bem como avaliar sua atividade antioxidante in vitro e sua aplicação em emulsões. Para extração dos compostos fenólicos foi aplicada a metodologia de superfícies resposta, visando a definição da melhor combinação de variáveis (concentração de etanol, temperatura e tempo) para a máxima recuperação de compostos fenólicos. A avaliação da atividade antioxidante se deu pela estabilização do radical DPPH e estudo da cinética da reação em comparação ao antioxidante sintético TBHQ. Além disso, foi avaliada a atividade antioxidante dos extratos adicionados a emulsões em diferentes concentrações (50 a 200 mg.kg -1 ), submetidas a teste acelerado de oxidação. O estudo das condições de extração evidenciou que os compostos fenólicos de cada matriz devem ser extraídos em condições distintas. Extratos de frutos de acerola apresentaram o maior teor de compostos fenólicos totais quando foi utilizada apenas água como solvente (175,87 mg GAE.g -1 ), seguido pelos extratos de borra de café e de casca de lichia extraídos com soluções etanólicas (26,37 e 25,87 mg GAE.g -1 respectivamente). O estudo da cinética de estabilização do radical DPPH demonstrou que o extrato de acerola foi o mais eficiente, seguido pelos extratos de casca de lichia e de borra de café (650,53; 43,09 e 38,74 de TEAC, respectivamente). O estudo de aplicação dos extratos em sistema modelo, com acompanhamento da oxidação por meio da determinação de hidroperóxidos formados (mmol.kg -1 ), indicou que somente o extrato de acerola, em todas as concentrações utilizadas, apresentou efeito comparável ao TBHQ. Os extratos de casca de lichia e de borra de café, em qualquer concentração utilizada, não apresentaram a mesma proteção à oxidação lipídica. Com os resultados obtidos pode-se concluir que cada matriz se comporta de uma forma na extração de compostos fenólicos, e daí vem a necessidade de se realizar estudo das condições de preparo dos extratos para cada amostra. O extrato de acerola se mostrou o mais eficiente, tanto na cinética de estabilização do radical DPPH quanto na inibição da oxidação no sistema lipídico estudado. No entanto mais trabalhos são necessários para avaliar diferentes sistemas de oxidação, bem como estudos toxicológicos para garantir níveis seguros de consumo.