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Master's Dissertation
Full name
Meliza Lindsay Rojas Silva
Knowledge Area
Date of Defense
Piracicaba, 2016
Augusto, Pedro Esteves Duarte (President)
Gut, Jorge Andrey Wilhelms
Moraes, Izabel Cristina Freitas
Vitali, Alfredo de Almeida
Title in English
Fruit beverages processed using ultrasound technology: physical properties, stability and enzyme inactivation
Keywords in English
Enzyme inactivation
Food engineering
Fruit beverages
Physical properties
Thermal processing
Ultrasound technology
Abstract in English
This work studied the improvement of stability, physical properties and enzymatic inactivation in fruit beverages by applying the ultrasound technology (US). In the first part, the effect of the US application on peach juice processing was evaluated. The macroscopic changes on pulp sedimentation stability, turbidity, colour and rheological properties were evaluated. As a result, it was demonstrated that the improvement in each of the properties evidenced at the macroscopic level involves interaction of complex mechanisms which depend directly on changes at the microscopic level, such as the structure, size, composition and interaction between the continuous phase (serum) and dispersed phase (pulp) of the juice. These changes were assessed by microscopy and particle size distribution. In the second and third parts, the inactivation of the enzyme peroxidase (POD) was evaluated in coconut water. In the second part, the effect of the application of US was evaluated for first time for coconut water POD, using two types of ultrasonic equipment (US baht and US probe). It was demonstrated that the changes of enzyme activity during the US process depend on the many forms that the enzyme can adopt, mainly depending on the energy applied to the system. Subsequently, in the third part, the US was applied as a pre-treatment of subsequent thermal processing. The evaluation was carried out under non isothermal conditions, being the POD inactivation kinetics modelled using the Weibull distribution function. Finally, it was observed that the pre-treatment using ultrasound slightly decreased the enzyme activity. Furthermore, the ultrasound effects resulted in a more homogeneous population and heat-sensitive enzymes, significantly reducing the needed time of thermal processing. In conclusion, this work studied and demonstrated that the ultrasound technology is an interesting alternative to improve the physical properties and enzymatic stability in fruit beverages, reflecting the importance from both the academic and industrial point of view.
Title in Portuguese
Bebidas de frutas processadas utilizando tecnologia de ultrassom: Propriedades físicas, estabilidade e inativação enzimática
Keywords in Portuguese
Bebidas de frutas
Engenharia de alimentos
Inativação enzimática
Processamento térmico
Propriedades físicas
Tecnologia de ultrassom
Abstract in Portuguese
Neste trabalho estudou-se a melhoria na estabilidade, propriedades físicas e inativação enzimática em bebidas de frutas através da aplicação da tecnologia de ultrassom (US). Na primeira parte, foi avaliado o efeito do US no processamento de suco de pêssego. As alterações macroscópicas na estabilidade de sedimentação da polpa, turbidez, cor e propriedades reológicas foram analisadas. Foi demonstrado que a melhoria em cada uma das propriedades evidenciadas macroscopicamente envolve interação de mecanismos complexos que dependem diretamente de alterações microscópicas, tais como estrutura, tamanho, composição e interação entre as fases contínua (soro) e dispersa (polpa) do suco. Estas alterações foram avaliadas por microscopia e análise de distribuição de tamanho de partículas. Na segunda e terceira partes, a inativação da enzima peroxidase (POD) foi avaliada em água de coco. O efeito da aplicação do US na POD de água de coco foi estudado pela primeira vez, utilizando dois tipos de equipamentos (banho e sonda de US). Demonstrou-se que as alterações na atividade enzimática durante o processamento com US estão relacionadas às diferentes conformações que a enzima pode adotar, dependendo principalmente da energia aplicada ao sistema. Na terceira parte, o ultrassom foi então aplicado como pré-tratamento ao processamento térmico. A avaliação foi realizada sob condições não isotérmicas, sendo a cinética de inativação da POD modelada usando a função de distribuição de Weibull. Foi observado que o pré-tratamento com US diminuiu a atividade enzimática. Além disso, o efeito do US resultou em uma população de enzimas mais homogênea e termosensível, reduzindo significativamente o tempo necessário para o processamento térmico. Desta forma, este trabalho estudou e demonstrou que a tecnologia de ultrassom é uma alternativa interessante para melhorar as propriedades físicas e a estabilidade enzimática de bebidas à base de frutas, indicando sua importância tanto acadêmica quanto industrial.
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