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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Secagem híbrida do resíduo de acerola em secador roto-aerado com infravermelho e extração de compostos bioativos
Alternate title (s): Hybrid drying of the acerola residue in roto-aerated dryer with infrared and extraction of bioactive compounds
Author: Silva, Priscila Bernardes
First Advisor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Second Counselor: Duarte, Claudio Roberto
First member of the Committee: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Second member of the Committee: Resende, Miriam Maria de
Third member of the Committee: Silvério, Beatriz Cristina
Fourth member of the Committee: Souza, Cláudia Regina Fernandes de
Summary: O Brasil é o terceiro maior produtor e exportador de frutas do mundo, são produzidas mais de 41 milhões de toneladas por ano. Aproximadamente 47% dessa produção são destinados à fabricação de polpas e sucos, estima-se ainda, que 40% em volume dessas frutas processadas se tornem resíduos. Estes resíduos são ricos em nutrientes como vitaminas, compostos fenólicos e minerais e poderiam ser reutilizados reduzindo o impacto ambiental, social e econômico. Entretanto, esse material possui elevado teor de umidade, o que dificulta seu manuseio e reduz a vida útil do produto. A secagem é uma alternativa que está constantemente evoluindo para possibilitar o reaproveitamento destes materiais. Diante disso foi desenvolvido na FEQUI/UFU um novo secador denominado roto-aerado. Este secador proporciona um melhor contato fluído-partícula do que o secador rotatório convencional, devido a uma nova forma de disposição do ar de secagem, aumentando os coeficientes de transferência de calor e massa e, como consequência, reduzindo o consumo energético. Visando a uma maior remoção de umidade, foi acoplado a este secador um sistema de pré-secagem com lâmpadas de infravermelho sobre a esteira de alimentação. Neste trabalho, foi abordada a caracterização do resíduo de acerola que apresentou satisfatórias concentrações de minerais, proteínas, fibras e compostos antioxidantes. As extrações de compostos antioxidantes utilizando ultrassom e micro-ondas foram mais eficazes que o método convencional (vórtex). Além do que estes métodos possibilitam a utilização de solvente não tóxico como etanol em substituição ao metanol. Os níveis ótimos determinados para a extração em ultrassom foram 67,5%, 13,6 min, 80,9ºC e 59,8 mL/g de concentração de solvente, tempo, temperatura e razão líquido/sólido, respectivamente. Esta condição apresentou TPC máximo (931,2 ± 40,1 mg GAE/100 g), TFC (4,8 ± 0,3 mg de rutina/100 g) e IC50 mínimo (5,6 ± 0,3 μg/mL). Nas extrações com micro-ondas foi possível reduzir o tempo de extração em 70,6% e 96,1% em relação às extrações em ultrassom e convencional (agitação com metanol), respectivamente. O teor de compostos fenólicos totais e flavonoides totais foram 186,9% e 75,6% superiores aos obtidos na extração convencional, e 65,9% e 17,1% maiores que os determinados na extração com ultrassom, respectivamente. O IC50 apresentou reduções de 92,4% e 87,3% em relação às extrações convencionais e com ultrassom, respectivamente. Os tempos de secagens em secador roto-aerado variaram de 12 a 16 min, sendo possível reduzir a umidade do material de 78,7 para 24,9 g/100 g base úmida. O teor de compostos fenólicos totais e a acidez total titulável apresentaram redução de até 23,6% e 20%, respectivamente. Em contrapartida, os teores de flavonoides totais e ácido ascórbico apresentaram aumento de 84,6% e 830,2%, respectivamente. As secagens com pulverização de etanol sobre o resíduo de acerola possibilitou o aumento da remoção de umidade em até 72%. Portanto, o método híbrido de secagem em conjunto com o pré-tratamento com etanol é uma alternativa para o reaproveitamento do resíduo de acerola.
Abstract: Brazil is the third biggest producer and exporter of fruits in the world, it produces more then 41 million of tons per year. Approximately 47% of these productions are used in the manufacturing of pulps and juices. It is also estimated that 40% of the processed fruit volume become residues, which are rich in nutrients such as vitamins, phenolic compounds and minerals, and could be reused to mitigate its social, environmental, and economic impact. However, this material has a high level of moisture, what hinders its handling and reduces the useful life of the product. Drying is an alternative that’s continually evolving to enable reusing these materials. Accordingly, it has been developed in FEQUI/UFU a new dryer called roto-aerated. This dryer provides a better fluid-particle contact than the conventional rotatory dryer, due to a new form of drying air arrangement, increasing the heat and mass transferring coefficients, reducing the energy consumption. In order to increase moisture reduction, a pre-drying system with infrared lamps has been installed on the infeed conveyor. This work addressed the acerola residue characterization, showing that it has satisfactory minerals, proteins, fibers and antioxidant compounds concentrations. It has been shown that antioxidant compounds extraction using ultrasound and micro-waves are more efficient than the conventional method (vortex). These methods also allow the utilization of non-toxic solvents, like ethanol in place of methanol. The optimal levels determined to ultrasound extraction are 67.5%, 13.6 min, 80.9ºC e 59.8 mL/g of solvent concentration, time, temperature and liquid-solid ratio, respectively. This condition presented a maximal TPC (931.2 ± 40.1 mg GAE/100 g), TFC (4.8 ± 0.3 mg de rutin/100 g) and minimal IC50 (5.6 ± 0.3 μg /mL). The extraction time of the micro-wave extraction has been reduced in 70.6% and 96.1% compared to ultra-sound and conventional (agitation with methanol), respectively. The content of total phenolics compounds and total flavonoids were 186.9% and 75.6% greater than the obtained in the conventional extraction, and 65.9% and 17,1% greater than the determined in the ultra-sound extraction, respectively. The IC50 presented reductions of 92.4% and 87.3% compared to the conventional and ultra-sound extractions, respectively. The drying time using the roto-aerated vary from 12 to 16 minutes, it’s possible to reduce the material moisture from 78.7 to 24.9 g/100 g d. w. The content of total phenolic compounds and the total titratable acidity have shown up to 23.6% and 20% of reduction, respectively. In contrast, the content of total flavonoids and ascorbic acid presented an increase of 84.6% and 830.2%, respectively. The drying with ethanol pulverization on the acerola residue allowed an increase of up to 72% of the moisture reduction. Therefore, the hybrid drying method combined with the pre-treatment with ethanol is an alternative to reuse the acerola residue.
Keywords: Engenharia química
Chemical engineering
Acerola - secagem
Compostos bioativos
Drying
Bioactive compounds
Secador roto-aerado
Roto-aerated dryer
Extração
Extraction
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SILVA, Priscila Bernardes. Secagem híbrida do resíduo de acerola em secador roto-aerado com infravermelho e extração de compostos bioativos. 2018. 115 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia. Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.793
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.793
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22514
Date of defense: 18-Jul-2018
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