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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Processos integrados para extração, clarificação e concentração de açúcares prebióticos a partir de resíduos de alcachofra = Integrated processes for extraction, clarification and concentration of prebiotic sugars from artichoke waste
Title Alternative: Integrated processes for extraction, clarification and concentration of prebiotic sugars from artichoke waste
Author: Machado, Mariana Teixeira da Costa, 1985-
Advisor: Hubinger, Miriam Dupas, 1957-
Abstract: Resumo: A alcachofra (Cynara scolymus L.) é rica em compostos com propriedades funcionais, como frutooligossacarídeos. Os resíduos da fabricação de conservas de alcachofra, que representam 70% do total da flor de alcachofra, possuem os mesmos compostos bioativos que o coração utilizado na fabricação de conservas, porém são descartados. Assim, o objetivo deste trabalho foi produzir extratos a partir de resíduos de alcachofra, clarificá-los e concentrá-los por processos de separação por membranas, obtendo, ao final do processo, um extrato rico em frutooligossacarídeos. O desenvolvimento experimental foi iniciado pelo estudo da cinética de extração aquosa por três diferentes métodos: convencional (agitação com alta temperatura), ultrassom com sonicação direta e com sonicação indireta. A técnica que apresentou maior rendimento de extração de açúcares prebióticos, ultrassom com sonicação direta, foi selecionada e as variáveis de processo (tempo, temperatura e potência) foram estudadas. Encontrados os níveis ótimos para extração (10 min, 60 °C e 360 W), os açúcares prebióticos do extrato foram identificados e quantificados. Em seguida, esse extrato foi submetido à clarificação por microfiltração, utilizando unidade de filtração laboratorial, duas membranas de diferentes tamanhos de poros e três pressões de trabalho (1, 2 e 3 bar). Nesta etapa foi avaliado: o perfil do fluxo de permeado ao longo do processo, a incrustação, a redução do teor de sólidos e a rejeição dos compostos de interesse. A membrana MP005 (com material de polietersulfona e tamanho de poro de 0,05 ?m) foi selecionada para clarificação, pois apresentou a menor queda de fluxo de permeado, menor nível de incrustação e alta recuperação dos açúcares prebióticos no permeado. Desta maneira, o extrato clarificado foi submetido à nanofiltração, utilizando também unidade de filtração laboratorial, três membranas de diferentes massas molares de corte (MWCO) e três pressões de trabalho (10, 15 e 20 bar), avaliando-se os mesmos parâmetros descritos anteriormente para microfiltração. A membrana NF270 (com material de poliamida e MWCO de 150-300 g/mol) alcançou o maior fator de concentração de açúcares prebióticos, possuindo alto fluxo, sendo assim selecionada. Ao final, a microfiltração foi avaliada em sistema piloto de filtração tangencial e a nanofiltração em unidade piloto com módulo espiral, o qual alcançou redução de volume de 20 vezes, e alta concentração de açúcares prebióticos

Abstract: Artichoke (Cynara scolymus L.) is rich in compounds with functional properties, such as fructooligosaccharides. The waste from artichoke canning industry, which are about 70% of the total artichoke flower, contain the same bioactive compounds that edible portion of the plant, however they are discarded. Therefore, the objective of this work was producing extracts from artichoke waste, then clarify and concentrate them using membrane separation processes, in order to obtain, in the end of process, an extract rich in fructooligosaccharides. The experimental development was initiated by kinetic study of aqueous extraction by three different methods: conventional (shaking with high temperature), ultrasound with direct and indirect sonication. The technique that showed higher extraction yield of prebiotic sugar, ultrasound with direct sonication, was selected and the process variables (time, temperature and power) were studied. The optimum level for extraction were found (360 W, 60 °C e 10 min) and the prebiotic sugars of optimized extract was identified and quantified. Thereafter, this extract was subjected to clarification by microfiltration, using a laboratory filtration unit, testing two membranes with different pore sizes and three pressures (1, 2 and 3 bar). In this step, permeate flux, fouling of membrane, reduction of solid content and rejection of compounds of interest were evaluated. MP005 membrane (with polyethersulfone material and pore size of 0.05 ?m) was selected for clarification; since it showed the lowest permeate flux decay and fouling, and high recovery of prebiotic sugars in permeate side. Then, the clarified extract was subjected to nanofiltration, using also a laboratory filtration unit, three membranes with different molecular weight cut-off and three pressures (10, 15 and 20 bar), evaluating the same parameters previously described for microfiltration. NF270 membrane (with polyamide material and mass molecular weight of 150-300 g/mol) achieved the highest concentration factor of prebiotic sugars, showing high flux, therefore this membrane was selected for posterior step. Finally, the microfiltration was evaluated in a tangential filtration unit and the nanofiltration was tested in spiral wound module membrane, which achieved a volume reduction of 20 times and, consequently, high prebiotic sugar concentration
Subject: Frutooligossacarídeos
Ultrassom
Microfiltração
Nanofiltração
Editor: [s.n.]
Citation: MACHADO, Mariana Teixeira da Costa. Processos integrados para extração, clarificação e concentração de açúcares prebióticos a partir de resíduos de alcachofra = Integrated processes for extraction, clarification and concentration of prebiotic sugars from artichoke waste. 2015. 1 recurso online ( xx, 187 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/255149>. Acesso em: 27 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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