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Item Hidrólise enzimática dos polissacarídeos do café(Universidade Federal de São Carlos, 2013-08-29) Baraldi, Ilton José; Zangirolami, Teresa CristinaO café solúvel é um dos principais produtos gerados pela indústria de alimentos mundial, consistindo na fração solubilizada do café torrado e moído por tratamento térmico em duas etapas: extração 0 0 térmica a 125 C, seguida por hidrólise térmica a 180 C da fração não solubilizada na etapa anterior. Com elevado rendimento total (~ 50 %) na solubilização dos carboidratos presentes no café devido à alta temperatura empregada na etapa de hidrólise térmica, essa etapa se caracteriza por alto consumo de energia, além da geração de compostos voláteis indesejados (acetaldeído, furfural e 5- hidroxi metil furfural) provenientes da degradação térmica dos constituintes dos grãos de café. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade de efetuar a hidrólise e solubilização dos polissacarídeos presentes no resíduo do café obtido após a etapa de extração térmica (baixa temperatura) por meio de hidrólise enzimática, além de comparar essa alternativa com o processo industrial convencionalmente empregado. Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados a 0 50 C e pH 5,0, utilizando o resíduo de café arábica torrado obtido após extração térmica conduzida a 0 0 125 C (Etapas I e II) ou a 165 C (Etapa III). A fração solubilizada por extração térmica e pela hidrólise térmica ou enzimática foi caracterizada em termos de voláteis provenientes de degradação térmica por (GC-MS), composição de carboidratos (HPAEC-PAD) e avaliação sensorial. Na Etapa I do presente estudo, foram inicialmente testados 11 preparados enzimáticos comerciais apresentando atividades enzimáticas de galactomananases, celulases, galactanases e -glucanases, dentre outras, capazes de atuar nos principais biopolímeros do café (arabinogalactanos - AGs, galactomananos - ® GMs e celulose), sendo selecionados os produtos Powercell, Galactomananase-HBI e Ultraflo XL devido à maior atividade enzimática em substratos padronizados (463 FPU/g, 18.554 UI/g e 1.028 UI/mL, respectiviamentes). Na Etapa II, a influência da concentração dos preparados Powercell, ® Galactomananase-HBI e Ultraflo XL (variáveis independentes) no desempenho do processo de hidrólise enzimática foi investigado por meio de 11 experimentos executados de acordo com um ® planejamento fatorial completo em dois níveis. Os resultados mostraram que o preparado Ultraflo XL não contribuiu (p-valor > 0,49) para solubilização de carboidratos ou aumento de rendimento, enquanto que as enzimas presentes nos preparados Powercell e Galactomananase influenciaram significativamente as respostas, favorecendo a liberação de glicose, arabinose, glactose e manose como açúcares livres e totais (p-valor < 0,1). Os melhores resultados foram alcançados na condição experimental conduzida com 0,12 % de Powercell, 0,10 % de Galactomananase, e 0,12 % de ® Ultraflo XL, alcançando-se 22,3 % de rendimento com reduzida concentração de voláteis indesejados. Os produtos obtidos pelos três processos foram ainda comparados, obtendo-se rendimentos semelhantes nas extrações térmica e hidrólise enzimática, enquanto o rendimento da hidrólise térmica foi aproximadamente 60% superior devido principalmente à maior solubilização de galactose, apresentando porém o dobro de voláteis indesejados. Buscando-se aumentar o rendimento do processo alternativo (extração térmica seguida por hidrólise enzimática), na Etapa III 0 do estudo, a influência da temperatura de extração térmica foi variada de 125 a 175 C. Os resultados 0 mostraram que é possível elevar a temperatura da extração térmica até 165 C, sem geração adicional de voláteis indesejados e com aumento de 80 % no rendimento desta etapa em relação ao 0 0 processo tradicional realizado a 125 C. O resíduo não solubilizado a 165 C foi então processado por 0 hidrólise térmica (180 C) e hidrólise enzimática em 3 diferentes condições experimentais avaliadas no planejamento fatorial realizado na Etapa II. Os rendimentos alcançados foram semelhantes para a hidrólise térmica e hidrólise enzimática (~28 %), constatando-se que o aumento da temperatura da extração térmica favoreceu a solubilização dos biopolímeros do café pela ação das enzimas, novamente com reduzida formação de voláteis indesejados. Efetuou-se avaliação sensorial dos 0 cafés solúveis obtidos, sendo que os produtos gerados a 125 e 165 C apresentaram características semelhantes ao café de coador. Já o hidrolisado obtido termicamamente nas Etapas II e III se destacou pela elevada acidez, enquanto o hidrolisado enzimático gerado na Etapa II apresentou característica fortemente amarga e o da Etapa III característica neutra, mostrando que embora necessite ser aprimorada, a hidrólise enzimática pode ser utilizada na fabricação de café solúvel.Item Recuperação de aromas do café solúvel pelo processo de pervaporação(Universidade Federal do Paraná, 2015-03-16) Weschenfelder, Thiago Andre; Scheer, Agnes de PaulaDurante o processo de obtenção do café solúvel ocorrem transformações e perdas aromáticas, que modificam quantitativamente e qualitativamente a fração de compostos voláteis. A pervaporação é um processo de separação por membranas que já vem sendo relatado na literatura para a recuperação de aromas de frutas e sucos de frutas, sendo uma alternativa tecnológica para a indústria de café solúvel devido a não necessidade de adição de compostos químicos e operação em temperaturas amenas. Neste contexto o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um processo de pervaporação para recuperação de aromas provenientes de uma solução industrial do café solúvel. Para esta finalidade foi desenvolvida uma unidade experimental do processo de pervaporação para a recuperação de aromas e um estudo sistemático do processo foi realizado. Para esta finalidade, foi utilizada uma membrana polimérica de PDMS densa. Foi utilizado um extrato aquoso da linha industrial de café solúvel, do qual foram escolhidos oito compostos com as maiores concentrações e com características positivas e negativas quanto ao odor para serem avaliados. Foram investigadas a influência da vazão, da temperatura e da pressão de permeado em regime permanente, e o comportamento do processo regime transiente. Um modelo fenomenológico em regime transiente foi desenvolvido baseado no modelo de sorção-difusão e ajustado aos dados experimentais com estimação das permeâncias dos compostos. Os resultados em regime permanente indicaram que nas vazões estudadas não houve efeito da camada limite de alimentação. Além disso, o fluxo de permeado aumentou com a temperatura e foram obtidos maiores fatores de enriquecimento em temperaturas intermediárias. Valores de permeância foram estimados por um ajuste não linear da equação de Arrhenius aos dados experimentais com resultados satisfatórios. Para o efeito da pressão, os compostos obtiveram maior seletividade em pressões intermediárias, com destaque para a 2,3-butanodiona e 2,5- dimetil pirazina. Com base neste fato, a melhor condição de operação da unidade para a recuperação dos aromas do café solúvel em regime permanente foi de 20°C, 1800 Pa e 1,5 L/min. Os resultados em regime transiente mostraram que as frações molares aumentam com a temperatura caracterizando uma seletividade governada pela difusão. Os compostos 2,3-butanodiona, furfural e 2,5-dimetil pirazina apresentaram a maior concentração na temperatura intermediária (303 K), possivelmente devido ao efeito de degradação. Para o efeito da pressão, a maior concentração dos compostos de aromas ocorreu na pressão de 1800 Pa. O modelo desenvolvido ajustou-se bem aos dados experimentais em regime transiente e apresentou uma estimativa do comportamento das frações molares da alimentação e retentado do processo de pervaporação ao longo do tempo.Item Influência do processo de secagem por pulverização mecânica (Spray Dryer) no tamanho de partícula e densidade aparente do café solúvel(Universidade de São Paulo, 2006) Esteves, Bruno Neves; Pacheco, Cláudio Roberto F.O Brasil é um grande produtor e consumidor de café. A bebida é a segunda mais consumida no país. O café solúvel é uma alternativa para o consumo diário visto que dispensa todo aparato de preparo da bebida, sendo necessária apenas água quente. O tamanho de partícula seca está diretamente ligado à densidade aparente do produto. Foram realizados testes de secagem de extrato de café em spray-dryer com atomização por disco rotativo e fluxo co-corrente variando-se a temperatura do ar de entrada (140 – 170 °C) e rotação do disco atomizador (27000 – 33000 rpm). A análise de tamanho de partícula mostrou tendência de partículas maiores quanto menor a temperatura de secagem (26 – 36 μm). Notou-se a influência tanto da temperatura quanto da rotação do disco atomizador na análise da atividade de água. A densidade aparente não se mostrou significativamente alterada pelos parâmetros estudados nos experimentos.Item 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 RogérioDurante 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.Item 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 RogérioDurante 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.Item Desenvolvimento de bebida láctea fermentada à basde de soro lácteo e café soluvél com atividade probiótica(Universidade Federal de Lavras, 2012-02-29) Marques, Aline Prudente; Pimenta, Carlos JoséO presente trabalho teve como objetivo desenvolver, caracterizar físico- química e sensorialmente, bem como verificar o comportamento de uma bebida láctea fermentada à base de soro e café solúvel, fermentada com microrganismos probióticos, ao longo do período de armazenamento. Em uma etapa inicial de pré-testes sensoriais foram definidos os limites mínimos e máximos para as concentrações que seriam utilizadas de café solúvel. Posteriormente, foram elaboradas 11 diferentes formulações de bebidas lácteas, nas quais variaram a concentração de soro (20%, 35% e 50%), de açúcar (9%, 10.5% e 12%) e de café solúvel (0.2%, 0.5% e 0.8%). A análise multivariada dos dados permitiu a comparação dos resultados das análises físico-químicas com os resultados do teste de aceitação com consumidores. Os resultados revelaram que houve influência significativa negativa da concentração de café em relação aos atributos sabor, textura e impressão global, enquanto a concentração de açúcar influenciou significativamente de maneira positiva esse atributo. A concentração de café teve influencia positiva apenas sobre o atributo aroma. A partir dos resultados das análises físico-químicas e sensoriais e de maneira a ressaltar o objetivo do trabalho em aproveitar o resíduo da indústria de laticínios em um novo produto, selecionou-se a formulação cuja concentração de soro foi a máxima utilizada (50%) e cujas demais variáveis tiveram as concentrações mais bem aceitas pelos consumidores (0,2% café e 12% de açúcar) – para avaliar seu comportamento ao longo do armazenamento. A última etapa do estudo constituiu na análise da vida de prateleira da formulação selecionada por um período de 28 dias de armazenamento refrigerado a 4°C. Foram avaliados pH, acidez titulável (% ácido láctico), viabilidade das culturas probióticas utilizadas na fermentação do produto (Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium animalis), aceitação nos diferentes tempos de armazenamento (0, 7, 14, 21 e 28 dias) e comportamento reológico do produto. A análise dos resultados demonstrou não ter havido alteração significativa nos índices de pH e acidez titulável, que se mantiveram praticamente constantes. Apenas o L. acidophilus (entre 10 7 e 10 8 UFC/mL) apresentou número de células para classificação do produto como funcional conforme preconiza a legislação brasileira. Não houve diferença significativa na aceitação da bebida nos cinco diferentes tempos de armazenamento em que foi avaliada pelos consumidores. O comportamento reológico da bebida demonstrou não ter havido alteração significativa durante o armazenamento.