EQA - Escola de Química e Alimentos
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- ItemOperações de pós-colheita do arroz e seus impactos nos níveis de aflatoxinas B1, B2, G1 e G2(2014) Prietto, Luciana; Furlong, Eliana BadialeConsiderando que o arroz é um alimento consumido diariamente pela população e que existem vários relatos de contaminação com micotoxinas, torna-se importante identificar ao longo da cadeia produtiva os pontos que influenciam o teor destes compostos em alimentos. Neste trabalho foi padronizado um método para extração de aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 (AFLAS B1, B2, G1 e G2) em arroz e suas frações e ainda avaliada a ocorrência delas em amostras submetidas a diferentes condições de secagem, armazenamento e cozimento. O arroz foi cultivado, colhido e submetido a secagem estacionária, intermitente e combinada e após foi armazenado em silos de concreto no Instituto Rio Grandense do Arroz, unidade Cachoeirinha-RS. Os grãos foram secos até teores de umidade entre 12 e 13%, armazenados em intervalos de 90 dias, coletadas as amostras em diferentes pontos do silo e beneficiado tomando as frações endosperma, farelo e casca para estudo da contaminação. Para isto o método de Soares; Rodrigues-Amaya (1969) foi miniaturizado para extração simultânea das aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 e validado para quantificação delas por cromatografia de camada delgada de alta performance (HPTLC) e líquida de alta eficiência com detector de florescência (HPLC-FL). A influência do tratamento térmico em micro-ondas, autoclave e chapa elétrica, sobre o teor de aflatoxinas em amostras de arroz polido também foi avaliada. Os limites de quantificação do método foram 2; 0,6; 1,4 e 1 μg/kg, respectivamente para AFLAs B1, B2, G1 e G2 em HPTLC e de 0,3 μg/kg para as AFLAs B1 e G1 e 0,07 μg/kg de AFLAs B2 e G2, em HPLC-FL. O percentual de recuperações ficou entre 51 e 96% para AFLAB1 em casca e AFLAB2 no endosperma, respectivamente, em HPTLC. Em HPLC-FL variou entre 56% (AFLAB1 na casca) e 100% (AFLAG2 no farelo). Quando avaliado o teor de aflatoxinas nas frações das amostras de arroz armazenadas, as maiores concentrações foram observadas após 6 meses naquelas provenientes de grãos submetidos a secagem estacionária. A fração do arroz mais contaminada foi o farelo com 28,2 μg/kg, seguido de casca com 3,9 μg/kg e endosperma com 1,4 μg/kg para o somatório das AFLAs B1, B2, G1, G2. Com relação ao tratamento térmico a maior degradação foi observada quando o arroz foi cozido em micro-ondas (média de 80%), seguido do tratamento em chapa elétrica com variação entre 13 e 57% e autoclave com degradação inferior a 30%. Práticas pós- colheita e condições de preparo afetam os níveis de exposição do consumidor as aflatoxinas presentes em arroz.
- ItemAnálise experimental e simulação da secagem de sementes de trevo vesiculoso em secador tipo leito fluidizado.(2020) Bresolin, Sabrina; Lopes, Toni Jefferson; Almeida, André Ricardo Felkl de; Felipe, Carlos Alberto SeveroAs espécies forrageiras desempenham um papel importante na atividade pecuária, representando o maior recurso utilizado para a produção de bovinos de corte. Neste sentido, há a necessidade cada vez maior do uso de espécies adaptadas em diferentes condições de clima e solo. O trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum) é uma leguminosa forrageira que se destaca por sua versatilidade de adaptação e resistência ao frio, elevado valor nutritivo e produção de forragem. As sementes de trevo devem apresentar padrão de qualidade similar ao exigido para sementes e faz-se necessária uma fase de beneficiamento adequada. Nas etapas de beneficiamento, a secagem é considerada a etapa limitante devido ao fato de a mesma envolver a remoção da umidade das sementes através da transferência simultânea de calor e de massa. Nesse sentido, a secagem tem em sua essência a finalidade de assegurar a conservação do produto por meio da redução da sua atividade de água. Nos materiais orgânicos, como é o caso do trevo vesiculoso, a redução no teor de água livre deve ser efetuada de forma eficiente para inibir o desenvolvimento microbiano. O emprego de um secador de leito fluidizado para a secagem de sementes está relacionado com eficiente contato entre o material e o fluido, proporcionando altas taxas de transferência de calor e de massa, bem como redução no tempo de secagem pela rapidez na remoção de umidade. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo estudar o processo de secagem de sementes de trevo vesiculoso em leito fluidizado. Foram utilizadas neste estudo sementes de trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum), que foram devidamente caracterizadas quanto suas dimensões, massa específica, porosidade, umidades iniciais e isotermas de dessorção. Além disso, as sementes passaram por um processo de reumidificação, aumentando sua umidade inicial para aplicação em ensaios de secagens e isotermas. O estudo da cinética de secagem foi realizado em secador de leito fluidizado com geometria retangular. A análise da fluidodinâmica do sistema foi realizada para a determinação das condições operacionais do equipamento. A partir dos resultados, os experimentos de secagem foram conduzidos nas temperaturas de 40, 50 e 60°C e velocidades do ar de 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínima fluidização. A esses dados foram ajustados os modelos cinéticos da Lei de Fick, Page, Henderson e Midilli para a estimativa de parâmetros da secagem. Outro tipo de estudo realizado foi a simulação dos dados experimentais de secagem através de um modelo global dos fenômenos da transferência de calor e da massa. Os resultados do estudo de secagem ficaram na faixa de 7 a 8 % em relação a umidade final em base úmida. No que se refere a germinação os valores encontrados ficaram na ordem de 75 a 78 % para as amostras secas artificialmente. Para estas duas respostas, a temperatura foi a variável de maior influência. O estudo da simulação apresentou- se eficaz para a secagem das sementes de trevo em leito fluidizado, onde concluiu-se que o Kp cresce com o aumento da temperatura e velocidade do ar de secagem.
- ItemSecagem de quitosana obtida a partir de resíduos de camarão: análise da cinética de secagem considerando encolhimento(2004) Batista, Lucia de Moraes; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA quitosana é obtida através da desacetilação da quitina, que é encontrada nos exoesqueletos de crustáceos, fungos e materiais biológicos. Os resíduos do processamento do camarão, que na maioria das vezes não tem utilidade, possuem de 5 a 8% de quitina. O processo para obtenção de quitina e quitosana apresenta as seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim a quitina úmida. Após ser seca, passa por uma desacetilação para a conversão em quitosana úmida, que é então seca. A purificação da quitosana segue as etapas de dissolução, filtração, precipitação, neutralização, centrifugação e secagem para o armazenamento do produto final. Na secagem de alimentos, os resultados experimentais são usualmente tratados considerando que o processo é controlado pela difusão interna, em um sólido pseudo-homogêneo de dimensões constantes. Entretanto, muitos alimentos que apresentam altos teores de umidade iniciais sofrem variação de volume durante a secagem. Como o encolhimento ocorre simultaneamente com a difusão de umidade no sólido, este deve influenciar a taxa de remoção de umidade. Para analisar a secagem destes materiais, o encolhimento deve ser considerado na modelagem do processo. As propriedades físicas e de transporte também são importantes para a formulação e resolução de modelos físicomatemáticos da operação de secagem. O objetivo geral do presente trabalho foi analisar a cinética de secagem em camada delgada de quitosana e quitosana purificada obtida de rejeitos e resíduos gerados de processamento de camarão, através das curvas experimentais de secagem e sua modelagem, considerando o encolhimento durante a operação. Este estudo foi realizado através da seguinte metodologia: caracterização da secagem em camada delgada, utilizando as curvas características experimentais; determinação dos parâmetros físicos e de transporte durante a operação; modelagem físico-matemática da operação de secagem, considerando o encolhimento. Para estabelecer as melhores condições da secagem da quitosana purificada foi utilizada a metodologia da superfície de resposta, analisando como respostas a constante de secagem. O mecanismo de migração de umidade, para quitosana pôde ser explicado por difusão de água líquida devido à boa concordância da solução do modelo difusivo com os dados experimentais. A melhor condição de secagem em camada delgada de quitosana purificada foi na temperatura do ar de 60°C, utilizando velocidade do ar de 1,5m/ s e com espessura das amostras de 3mm. Os dados experimentais da quitosana purificada foram melhor explicados pela solução do modelo difusivo considerando o encolhimento, por ocorrer acentuada variação da espessura durante a operação de secagem deste material.
- ItemSecagem de Spirulina platensis: análise das técnicas de leito de jorro e camada delgada(2006) Oliveira, Elizangela Gonçalves de; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA microalga Spirulina platensis tem sido comercializada e estudada pelo seu potencial nutricional devido ao seu elevado conteúdo de proteínas, pró-vitaminas e ácidos graxos insaturados; e também, por apresentar potencial terapêutico no tratamento de algumas doenças. Para preservar a Spirulina após a colheita e para sua incorporação no alimento, a mesma precisa ser submetida a uma operação de secagem. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a secagem da microalga Spirulina platensis em camada delgada e em leito de jorro. Tendo como objetivos específicos avaliar a influência da temperatura, carga de amostra, tipo de geometria de leito de jorro e concentração de suspensão nas propriedades funcionais e conteúdo de ficocianina na biomassa seca em camada delgada e em leito de jorro. A matéria-prima utilizada foi cedida pelo Laboratório de Engenharia Bioquímica/DQ/FURG, extraída da Lagoa Mangueira localizada na região sul do Rio Grande do Sul. A biomassa foi filtrada e prensada até a umidade de 76% para a camada delgada, já para o leito de jorro a Spirulina foi diluída a diferentes concentrações. A microalga foi seca em um secador descontínuo de bandeja com escoamento perpendicular do ar, nas temperaturas de 50 e 60°C e carga na bandeja de 4 e 6 kg/m2. Foi utilizado o leito de jorro cone-cilíndrica tipo CSB e JSB, com taxa de alimentação de suspensão de 0,4 kg/h.kg de inerte, taxa de circulação de 1,8 e temperatura de saída de ± 70°C. Foram avaliadas a solubilidade protéica em meio aquoso e ácido, digestibilidade “in vitro” e o conteúdo de ficocianina da Spirulina in natura e após a secagem. Os resultados demonstram que a secagem de Spirulina platensis em camada delgada com escoamento perpendicular do ar ocorreu durante o período de taxa decrescente, não apresentando taxa constante. Para a solubilidade em meio ácido a temperatura e a carga de amostra foram significativas, sendo que a melhor região de trabalho foi de 60°C e 4kg/m2. O secador de leito de jorro teve um comportamento estável, não apresentando colapso nas condições operacionais. A concentração de suspensão de Spirulina 5% apresentou melhores resultados em relação a solubilidade protéica em meio aquoso e a digestibilidade “in vitro”. As duas técnicas de secagem apresentaram um aumento similar na solubilidade em meio aquoso. O secador de leito de jorro (CSB) apresentou maior recuperação de ficocianina quando comparado ao produto seco em camada delgada.
- ItemCaracterização da secagem convectiva de tomate (Lycopersicon Esculentum Mill) em camada delgada(EDGRAF, 2011) Coelho, Karen Dias; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaO trabalho teve como objetivo a caracterização da cinética de secagem do tomate (Lycopersicon esculentum Mill) em camada delgada, e a determinação da reidratação e do teor de licopeno do produto final. O estudo foi realizado em um secador de bandejas com escoamento paralelo do ar, onde as variáveis estudadas foram temperatura do ar de secagem (60, 70 e 80°C) e espessura das amostras (3, 5 e 7 mm). As isotermas de equilíbrio foram determinadas pelo método gravimétrico usando soluções ácidas, e os dados experimentais foram ajustados através da equação de GAB. Nos experimentos de secagem, foi usada a equação de Henderson e Pabis para a obtenção da constante de secagem (K), e os valores de da difusividade efetiva de umidade (DEF) apresentaram-se entre 1,56 a 2,67×10-10 m2 s -1 e entre 4,21 a 8,35×10-11 m 2 s -1, sendo os valores da energia de ativação de 16,99 e 30,64 kJ mol-1, respectivamente, para o primeiro e o segundo períodos de taxa decrescente de secagem. Para a reidratação, verificou-se que com menores temperaturas do ar obteve-se uma maior reidratação do produto num menor tempo, e o teor de licopeno também foi maior nessas condições.
- ItemMoisture sorption isotherms and thermodynamic properties of apple Fuji and garlic(Wiley Online Library, 2008) Moraes, Mariana Agostini de; Rosa, Gabriela Silveira da; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaThe moisture equilibrium isotherms of garlic and apple were determined at 50, 60 and 70 °C using the gravimetric static method. The experimental data were analysed using GAB, BET, Henderson–Thompson and Oswin equations. The isosteric heat and the differential entropy of desorption were determined by applying Clausius–Clapeyron and Gibbs–Helmholtz equations, respectively. The GAB equation showed the best fitting to the experimental data (R2 > 99% and E% < 10%). The monolayer moisture content values for apple were higher than those for garlic at the studied temperatures; the values varied from 0.050 to 0.056 and from 0.107 to 0.168 for garlic and apple, respectively. The isosteric heat and the differential entropy of desorption were estimated in function of the moisture content. The values of these thermodynamic properties were higher for apple (in range 48–100 kJ mol−1 and 14–150 J mol−1 K−1) than for garlic (in range 43–68 kJ mol−1 and 0–66 J mol−1 K−1). The water surface area values decreased with increasing temperature. The Kelvin and the Halsey equations were used to calculate the pore size distribution.
- ItemCharacterization of thin layer drying of Spirulina platensis utilizing perpendicular air flow(Elsevier, 2009) Oliveira, Elisangela Gonçalves de; Rosa, Gabriela Silveira da; Moraes, Mariana Agostini de; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaSpirulina is the most extensively used microalgae for animal and human nutrition mostly because of its high protein content, 60–65% on a dry weight basis. The drying is the most expensive operation. The aim of the study was to characterize drying of Spirulina platensis in thin layer. A Statistical model was applied to analyze the effects of independent variables (air temperature and loads of solids in the tray) on the response of solubility in acid medium. The analysis of phycocyanin content was determined at the best drying condition. The Spirulina isotherm data were adjusted through Guggenheim, Anderson and de Boer (GAB) and Brunauer, Emmett and Teller (BET) correlations. The nonlinear regression analysis of isotherms data showed that the GAB equation more effective adjusted the experimental data (R2 > 99% and E% < 10%). Drying curves of Spirulina showed only a decreasing rate-drying period. The material load and the interaction between the air temperature and material load were significant effects (P 6 0.05), and the best results of solubility in acid medium (79%) occurred at 60 C and 4 kg/m2. In under theseconditions the phycocyanin content was determined to be 12.6% of dried Spirulina.
- ItemDiffusive model with variable effective diffusivity considering shrinkage in thin layer drying of chitosan(Elsevier, 2007) Batista, Lucia de Moraes; Rosa, Cezar Augusto da; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaIn the thin layer drying of chitosan, a diffusive model considering the material volume change was used, due to the occurrence of shrinkage during the operation. The samples were placed in a rectangular tray with 4 mm of thickness, and inserted in the discontinuous dryer, with parallel air flow at 60 °C of temperature and air speed of 1.5 m/s. The sample shrinkage occurred in the thickness, and the linear shrinkage coefficient was constant. In the model, variable moisture effective diffusivity and equilibrium conditions at the material surface were considered. The dimensionless second order non linear partial differential equation, resulting from the model, was solved numerically by the finite differences technique. A good agreement between the numerical data of the average moisture content, obtained by the model, and the experimental data was observed.
- ItemOptimisation of Spirulina platensis convective drying: evaluation of phycocyanin loss and lipid oxidation(2010) Oliveira, Elisangela Gonçalves de; Duarte, Jéssica; Barros, Kelly Moraes de; Crexi, Valéria Terra; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaThe aim of the study was the optimisation of Spirulina platensis drying on convective hot air through the response surface methodology. The responses were thiobarbituric acid (TBA) and phycocyanin loss percentage values in final product. Experiments were carried out in perforated tray drier with parallel air flow, and the wet samples thickness and drying air temperatures were in range of 3–7 mm and 50–70 °C, respectively. The statistical analysis showed significant effect (P < 0.05) for air temperature and samples thickness. In the best drying condition, 55 °C and 3.7 mm, presented the phycocyanin loss percentage and the TBA values of approximately 37% and 1.5 mgMDA kg−1, respectively. In this drying condition, the fatty acids composition of the microalgae Spirulina did not show significance difference (P > 0.05) in relation to fresh biomass. The lipid profile of dried product presented high percentage of polyunsaturated fatty acids (34.4%), especially the gamma-linolenic acid (20.6%).
- ItemProdução de quitosana a partir de resíduos de camarão: análise do processo e da operação de secagem(2009) Batista, Lucia de Moraes; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA quitina é encontrada principalmente nos exoesqueletos de crustáceos, insetos e na parede celular de fungos. O biopolímero quitosana é obtido através da hidrólise alcalina da quitina. A despolimerização da quitosana é realizada para se obter um produto com valores baixos de massa molecular. O uso da quitosana em diversas áreas é diretamente relacionada com a massa molecular e o grau de desacetilação do polímero. Os objetivos deste trabalho foram o estudo da cinética de secagem de quitina em camada delgada utilizando um modelo difusivo, considerando a resistência externa à transferência de massa; a determinação do comportamento da massa molecular média viscosimétrica da quitosana, durante a secagem convectiva, em camada delgada; a otimização das etapas de desacetilação e despolimerização da quitosana. A quitina foi obtida de resíduos de camarão. Os experimentos da secagem de quitina e da quitosana foram em secador de bandejas, a 60°C, sendo que para a quitina foram utilizadas duas velocidades do ar de 0,5 e 1,5 m/s. A estimativa da viscosidade intrínseca foi através da equação de Huggins e a massa molecular da quitosana foi calculada pela equação de Mark-Houwink-Sakurada. As otimizações da reação de desacetilação e despolimerização foram realizadas utilizando a metodologia da superfície de resposta. Para a reação de desacetilação foram variados o tempo e a temperatura. Para a reação de despolimerização foram analisados a concentração de ácido clorídrico, a temperatura e o tempo de reação. O modelo difusivo com difusividade efetiva variável, utilizado para analisar a secagem de quitina, apresentou concordância com os dados experimentais, onde foi observado o efeito da resistência externa à transferência de massa, quando utilizada a menor velocidade do ar. A condição ótima da reação de desacetilação para massa molecular foi observada na temperatura de 130°C em 90 min, e correspondeu a massa molecular de 150 kDa e um grau de desacetilação de 90%. A operação de secagem da quitosana causou um aumento na massa molecular média viscosimétrica de 27% e este aumento foi linear com o tempo e a umidade do polímero, apresentando duas regiões. As condições da reação de despolimerização para alcançar 50 kDa foram à temperatura de reação de 65°C, concentração de ácido clorídrico de 35% v/v. Nestas condições a cinética de despolimerização foi de pseudo-primeira ordem, apresentando duas fases.