Teses e Dissertações
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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 Modelagem e simulação da secagem de frutos de café em um secador de bandejas vibradas(Faculdade de Engenharia Quimíca - Universidade Federal de Uberlândia, 2011-10-31) Rezende, Diogo Rodrigues de; Lopes, Luís Cláudio OliveiraA Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia vem desenvolvendo estudos de expressão na área de secagem dos frutos do café utilizando secador de bandejas vibradas com reciclo. Dentre os trabalhos desenvolvidos destaca-se o de Sfredo (2006), que fez o estudo da dispersão do fruto de café no secador descrito inicialmente. Os dados da secagem de frutos de café obtidos por Sfredo (2006), que efetuou uma descrição detalhada de seus planejamentos experimentais, foram utilizados como base para aplicação de modelos matemáticos que possam simular adequadamente a secagem de frutos de café em secadores de bandejas vibradas com reciclo. A utilização de modelos matemáticos na secagem de frutos de café possibilita a simulação do processo de secagem considerando-se a influência das variáveis relevantes no processo. Para a modelagem e simulação dos modelos matemáticos foi feita uma revisão na literatura das propriedades termo-físicas dos frutos de café, que são requeridas para a representação precisa da cinética de secagem, e importantes na simulação e projeto de secadores. Posteriormente realizou-se um estudo de análise dimensional no qual foram identificados números adimensionais relevantes na secagem e utilizados na simulação do processo. Foram selecionados três modelos matemáticos (Arrieche, 2007; Hussain e Dincer, 2003; Chemkhi et al. 2005) no intuito de se comparar os resultados das simulações entre si e com os obtidos por Sfredo (2006). Os modelos avaliados são capazes de calcular a umidade e a temperatura em várias coordenadas internas dos frutos de café. Nestas simulações foram feitas mudanças de variáveis e aplicação do método de colocação ortogonal para a solução das equações diferenciais parciais utilizadas nos modelos. Os resultados obtidos mostram que os três modelos representaram adequadamente o processo de secagem dos frutos de café em bandejas vibradas.