A low-cost ultrasonic spray dryer to produce spherical microparticles from polymeric matrices

The spray-drying technique has been widely used for drying heat-sensitive foods, pharmaceuticals, and other substances, because it leads to rapid solvent evaporation from droplets. This method involves the transformation of a feed from a fluid state into a dried particulate, by spraying the feed into a hot medium. Despite being most often considered a dehydration process, spray drying can also be used as an encapsulation method. Therefore, this work proposes the use of a simple and low-cost ultrasonic spray dryer system to produce spherical microparticles. This equipment was successfully applied to the preparation of dextrin microspheres on a laboratory scale and for academic purposes.

Comportamento da beta-ciclodextrina adicionada ao leite de cabra submetido ao processo de desidratação por "spray-dryer"

Este trabalho avaliou o comportamento do agente encapsulante beta -ciclodextrina ( beta-CD) adicionado ao leite de cabra submetido ao processo de desidratação por "spray-dryer", através de análise termogravimétrica e de cromatografia gasosa. Após a desidratação, a amostra adicionada de beta-CD apresentou um rendimento real de 10,59% com taxa de perda de 0,04% (em relação ao valor teórico esperado 10,6% ); enquanto na amostra sem adição do agente encapsulante o rendimento real foi de 9,57%, com taxa de perda de 4,27% (valor teórico esperado 10% ). Através da análise termogravimétrica (TGA), verificou-se que são volatilizados 44% e 21% dos ácidos comerciais C8 e C10 , respectivamente. Os resultados cromatográficos mostraram uma perda de aproximadamente 30% dos ácidos C8 e 20% dos ácidos C10 , nas amostras de leite de cabra sem beta -CD em relação às amostras com beta-CD. Tais porcentagens estão de acordo com os valores estimados para os ácidos comerciais. Com base nos parâmetros estudados, podemos inferir que há menor perda dos ácidos graxos C8 e C10 na amostra de leite de cabra com beta-CD, provavelmente devido ao efeito encapsulante, aumentando a estabilidade térmica dos ácidos.

Preparation of powdered egg yolk using a mini spray dryer

Powdered egg is used as an emulsifying agent in emulsion formulations. It is an excellent source of high quality protein, of which the yolk contains 44% and the egg white 56%. Spray drying is a widely applied method for drying aqueous or organic solutions and emulsions in the chemical and food industries. Spray drying can be used to preserve food or simply as a rapid drying method. The objective of this work was to study the viability of obtaining powdered egg yolk powder using a Büchi B-190 Mini Spray Dryer. The egg yolk protein was evaluated by the semi-micro Kjeldahl method. It was concluded that the use of the Büchi B-190 Mini Spray Dryer to produce powdered egg yolk is perfectly feasible.

Imobilização da lacase em micropartículas de quitosana obtidas por spray drying e usadas na construção de biossensores

Biosensors based on laccase immobilized on microparticles of chitosan crosslinked with tripolyphosphate (biosensor I) and glyoxal (biosensor II) obtained by spray drying for the determinations of rutin in pharmaceutical formulations were developed. Under optimized operational conditions (pH 4.0, frequency of 30 Hz, pulse amplitude of 40 mV and scan increment of 2.0 mV) two analytical curves were obtained for both biosensors showing a detection limit of 6.2x10-8 mol L-1 for biosensor (I) and 2.0x10-8 mol L-1 for biosensor (II). The recovery of rutin from pharmaceutical sample ranged from 90.7 to 105.0% and the lifetime of these biosensors were 4 months (at least 400 determinations).

Influence of spray drying operating conditions on microencapsulated rosemary essential oil properties

Spray drying is an important method used by the food industry in the production of microencapsulated flavors to improve handling and dispersion properties. The objective of this study was to evaluate the influence of the process conditions on the properties of rosemary essential oil microencapsulated by spray drying using gum Arabic as encapsulant. The effects of the wall material concentration (10-30%), inlet air temperature (135-195 ºC), and feed flow rate (0.5-1.0 L.h-1) on the moisture content, hygroscopicity, wettability, solubility, bulk and tapped densities, particle density, flowability, and cohesiveness were evaluated using a 2³ central composite rotational experimental design. Moisture content, hygroscopicity and wettability were significantly affected by the three factors analyzed. Bulk density was positively influenced by the wall material concentration and negatively by the inlet air temperature. Particle density was influenced by the wall material concentration and the inlet air temperature variables, both in a negative manner. As for the solubility, tapped density, flowability, and cohesiveness, the models did not fit the data well. The results indicated that moderate wall material concentration (24%), low inlet air temperature (135 ºC), and moderate feed flow rate (0.7 L.h-1) are the best spray drying conditions.

Influência da temperatura nos parâmetros de modelos bi-paramétricos que predizem isotermas de adsorção de umidade do guaraná (Paullinia cupana) em pó

Oito modelos matemáticos bi-paramétricos, existentes na literatura e com larga aplicação na predição de isotermas de adsorção foram submetidos à análise. O guaraná (Paullinia cupana) em pó objeto deste estudo, foi obtido em "spray dryer", a partir de um extrato hidroalcoólico. Ajustaram-se os pontos experimentais das isotermas de adsorção de umidade do produto à 15°C, 25°C e 35°C, por análise de regressão não-linear. Para estudar o efeito da temperatura nos parâmetros dos modelos utilizaram-se regressões dos tipos: linear, exponencial, logarítmica e inversa. Utilizou-se para fazer os ajustes o aplicativo STATGRAPHICS 5.1. Entre os modelos testados os que apresentam melhores resultados foram as equações de Handerson, Oswin e Mizrahi.

Efeito do enriquecimento de biscoitos tipo água e sal, com extrato de levedura (Saccharomyces sp.)

Os objetivos desta pesquisa foram a caracterização química de um autolisado (AT) de levedura (Saccharomyces sp. ), subproduto da fermentação alcoólica e de seus derivados, fração solúvel (Ex) e insolúvel (FI). O autolisado integral (AT) e o extrato (Ex), depois de desidratados por atomização (spray dryer) foram utilizados como enriquecedores do gosto e do aroma de biscoitos salgados do tipo água e sal. A adição ao biscoito de 5% de Ex elevou o escore de aminoácidos essenciais (EAE) de 38% para 60% e o índice de utilização líquida da proteína (NPR) de 1,0 para 2,0 (100%). Houve ainda uma melhora significativa na aceitabilidade e na preferência dos biscoitos enriquecidos, pelos consumidores.

Caracterização e processamento de leite bubalino em pó em secador por nebulização

Avaliou-se o processo de secagem por nebulização em "spray dryer" para a obtenção de leite bubalino em pó. Foram realizadas análises físico-químicas no leite in natura e no leite desidratado, para averiguar perdas de macronutrientes ocorridas durante a secagem; análises microbiológicas para assegurar a qualidade higiênico-sanitária do processo e produto e análises sensoriais para estabelecer a aceitabilidade do produto. Foram obtidas isotermas de adsorção e dessorção de umidade a 25°C, para o produto em pó, visando observar o seu comportamento higroscópico. O leite bubalino em pó obtido apresentou como características físicoquímicas: 3,4% de umidade, 23,2% de proteínas, 46,1% de gordura, 4,2% de cinzas, 0,5% de lecitina de soja e 22,6% de carboidratos totais. De acordo com os exames microbiológicos está apto para o consumo humano. O produto foi caracterizado como integral por não ter sofrido qualquer padronização. As perdas ocorridas para a maioria dos macronutrientes durante o processamento, foram inferiores a 5% e apenas o teor de proteínas apresentou variação superior a 15%, devido à desnaturação da caseína em temperatura superior a 80°C. O produto apresentou isotermas de adsorção do tipo III, mesmo comportamento apresentado pelo leite bovino. Através da isoterma de dessorção determinou-se o valor de umidade equivalente à monocamada, obtendo-se o valor médio de 4,4g H2 O/100g b.s., o que validou o processo utilizado. O comportamento de histerese apresentado pelo produto foi similar ao do leite em pó integral, sendo a sua aceitabilidade de 74%, muito próxima a 80% obtido para um leite em pó integral comercial.

Propriedades funcionais (tecnológicas) da parede celular de leveduras da fermentação alcoólica e das frações glicana, manana e glicoproteína

Foram objetivos do presente trabalho o fracionamento, a caracterização química e o estudo das propriedades funcionais (tecnológicas) da fração parede celular (PC) de leveduras da fermentação alcóolica e das subfrações glicana, manana e glicoproteína. O fracionamento foi realizado por processos físico-químicos de extração, centrifugação e secagem em spray dryer, a caracterização química pela determinação da composição centesimal e as propriedades funcionais pelo uso de técnicas apropriadas. Os componentes predominantes da parede celular (PC) foram proteína (19%) e fibra solúvel (74%), da fração glicoproteina, foram as proteínas (35,5%) e fibra solúvel (56%), nas frações manana (M) e glicana solúvel (GS) predominaram as fibras solúveis (~70%) e na fração glicana insolúvel (GI), as fibras insolúveis (70,7%). A solubilidade das várias frações em meio aquoso não mostrou dependência do pH e variou entre 40% e 100%. A fração que apresentou maior capacidade de retenção de água (CRA) foi a glicana solúvel (14,4 g H2O/g de amostra) e os maiores índices de solubilidade em água (ISA) foram os das frações glicoproteina (83,8%) e manana (60%). As frações glicana (GS e GI) apresentaram boas propriedades de geleificação nas concentrações de 12 e 14% de sólidos solúveis. As frações glicoproteína, manana e glicana solúvel apresentaram excelente capacidade de emulsificação (1.500 a 2.000 mL óleo/g amostra) e as emulsões de glicoproteína e glicana solúvel foram as mais estáveis. Adição de igual concentração (0,2%) de ovalbumina aumentou significativamente o poder de emulsificação das frações PC e GS e contribuiu para a estabilidade das emulsões da manana e da glicoproteína (M e GP).

Influência de frações da parede celular de levedura (Saccharomyces cerevisiae) sobre os índices séricos de glicose e lipídios, microbiota intestinal e produção de ácidos graxos voláteis (AGV) de cadeias curtas de ratos em crescimento

Os índices séricos de glicose e lipídios, a microbiota intestinal e a produção de ácidos graxos voláteis de cadeias curtas (AGV) foram determinados em ratos Wistar submetidos às dietas: padrão (AIN-P), padrão modificada (AIN-M) e às dietas contendo frações de parede celular de levedura: glicana insolúvel (GI), manana (M) e glicana mais manana (G+M), como única fonte de fibra alimentar. O fracionamento da parede celular (PC) foi realizado por processos físicos e químicos de extração, centrifugação e secagem em "spray dryer". Os índices séricos foram dosados através de "kits" comerciais. A microbiota e a produção de AGV foram determinadas nos conteúdos intestinais, incluindo cólon, ceco e reto. Considerando os níveis de colesterol no tempo (T0) e no tempo 28 (T28), as dietas AIN-P, AIN-M e M apresentaram efeito hipocolesterolêmico, tendo em vista que a composição das dietas eram de natureza hipercolesterolêmica. Em relação à glicose sérica, no tempo (T0) observou-se uma elevação geral da glicemia, sugerindo um efeito hiperglicêmico das dietas estudadas. A dieta G+M foi a que apresentou valores significantemente mais elevados de lipídios séricos no tempo T14, e os níveis mais baixos foram observados na dieta M e na dieta GI no T14 e nas dietas AIN-M e AIN-P. A dieta AIN-P foi a que apresentou valor significantemente mais elevado de triacilgliceróis nos tempos T14 e T28. Os níveis mais baixos nos tempos T14 foram constatados para as dietas G+M e GI e no tempo T28 para as dietas AIN-M e M. De um modo geral, não houve modificações significativas na microbiota intestinal dos animais em nenhuma das dietas. Dentre os AGV, o ácido acético foi o predominante, seguido do propiônico e do butírico, em todas as dietas estudadas.

Efeito da umidade sobre a microestrutura da inulina em pó

A aplicação da inulina nas indústrias de alimentos e farmacêuticas está associada à possibilidade de substituição do açúcar e da gordura, com baixa contribuição calórica, e na formulação de medicamentos e alimentos funcionais, pois atua no organismo de maneira similar às fibras dietéticas. A comercialização da inulina é feita preferencialmente com o produto em pó, devido à maior facilidade no transporte, embalagem e manuseio. Dessa forma, é de grande importância conhecer o comportamento do produto quando armazenado sob diferentes condições de umidade relativa. O objetivo desse trabalho foi o de avaliar a influência da umidade sobre a microestrutura da inulina em pó, obtida a partir da secagem por atomização de um concentrado de inulina extraído de raízes de chicória. A análise da estrutura do material em microscópio eletrônico de varredura demonstrou a sua elevada higroscopicidade. Em ambientes com atividade de água (a w) superior a 0,3085, a inulina sofreu alterações em sua microestrutura que comprometeram a sua qualidade. Ao ser armazenada em ambiente com a w = 0,5285, o material perdeu suas características de pó, devido à aglomeração de partículas associada à absorção de umidade, e se transformou em uma massa sólida. Essa característica foi agravada com o aumento da umidade relativa do ambiente.

Sensory evaluation of black instant coffee beverage with some volatile compounds present in aromatic oil from roasted coffee

The oil obtained from Brazilian roasted coffee by supercritical CO2 extraction shows considerable aromatic properties, mainly composed by five aromatic compounds, 2-methylpyrazine; 2-furfurylalcohol, 2,5-dimethylpyrazine; γ-butyrolactone and 2-furfurylacetate. Sensory analyses were used to verify the influence of a mixture of these important classes of aromatic coffee compounds (pyrazines, furans and lactones) and of the roasted coffee aromatic oil on the coffee aroma and flavour of black instant freeze and spray-dried coffee beverages. In the acceptance evaluation of the aroma, the samples prepared with freeze-dried instant coffee without the mixture of volatile compounds (sample 4) were not significantly different from the freeze-dried instant coffee in which the aromatic coffee oil was added (sample 5) and from the sample prepared with freeze-dried coffee in which the mixture of the five volatile was added (sample 3), coincidentally from the same drying process. Therefore, sample (3) did not differ from samples prepared with spray dried instant coffee without (sample 1) and to which (sample 2) the mixture of volatile was added. Therefore, with respect to this attribute, the addition of this mixture did not interfere in this drink acceptance. Taking into consideration the flavor, samples prepared with freeze-dried instant coffee in which the aromatic coffee oil was added (5) and the samples with (3) and without (4) the mixture of the five volatile was added did not differ significantly, however sample (4) did not differ from samples (1) and (2). Regarding this attribute, the addition of the aromatic oil of roasted coffee or a mixture of volatile in samples of freeze-dried instant coffee had a better acceptance than those dried by spray dryer (1) and (2). Thus, the enrichment of drinks with the aromatic oil of roasted coffee, or even with the mixture of the five components did not influence the consumer acceptance with respect to the aroma, but exerts influence with respect to flavour.

Influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó

A influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó produzido por spray drying foi avaliada. O processo foi realizado em um mini spray dryer de bancada e maltodextrina 10DE foi utilizada como agente carreador. A temperatura do ar de secagem variou de 138 a 202 °C e a concentração de maltodextrina variou de 10 a 30%. As características analisadas foram: umidade, higroscopicidade, retenção de antocianinas, cor, distribuição do tamanho de partículas e morfologia. O aumento da temperatura resultou em partículas maiores, menos úmidas, mais higroscópicas e com menor retenção de antocianinas, além de provocar uma diminuição do parâmetro de cor L* e do ângulo de tom H*. O aumento na concentração de maltodextrina resultou em partículas maiores e menos higroscópicas, com maior luminosidade (L*), menores valores de C* e maiores valores de H*. Em relação à morfologia, o aumento da temperatura levou à formação de uma maior quantidade de partículas com superfície lisa, fato atribuído à maior transferência de calor e, consequentemente, à formação mais rápida de uma membrana ao redor da gota atomizada.

Effect of drying method on the adsorption isotherms and isosteric heat of passion fruit pulp powder

The sorption behavior of dry products is generally affected by the drying method. The sorption isotherms are useful to determine and compare thermodynamic properties of passion fruit pulp powder processed by different drying methods. The objective of this study is to analyze the effects of different drying methods on the sorption properties of passion fruit pulp powder. Passion fruit pulp powder was dehydrated using different dryers: vacuum, spray dryer, vibro-fluidized, and freeze dryer. The moisture equilibrium data of Passion Fruit Pulp (PFP) powders with 55% of maltodextrin (MD) were determined at 20, 30, 40 and 50 ºC. The behavior of the curves was type III, according to Brunauer's classification, and the GAB model was fitted to the experimental equilibrium data. The equilibrium moisture contents of the samples were little affected by temperature variation. The spray dryer provides a dry product with higher adsorption capacity than that of the other methods. The vibro-fluidized bed drying showed higher adsorption capacity than that of vacuum and freeze drying. The vacuum and freeze drying presented the same adsorption capacity. The isosteric heats of sorption were found to decrease with increasing moisture content. Considering the effect of drying methods, the highest isosteric heat of sorption was observed for powders produced by spray drying, whereas powders obtained by vacuum and freeze drying showed the lowest isosteric heats of sorption.

Molybdenum mixed with glyphosate and alone via foliar spray in no-tillage common bean grown on corn stover

The effect of molybdenum (Mo) on common bean grown in desiccated corn stover in a no-tillage system was evaluated under two application modes: Mo mixed with the desiccant glyphosate and Mo direct spray to the bean leaves. The treatments (four replicates) were assigned to a completely randomized block design in a split-plot arrangement with the application of Mo (0, 100, 200, 400 and 800 g ha-1) mixed with glyphosate in the main plots and Mo foliar spray (0 and 100 g ha-1) in the sub-plots. The field experiments were carried out in 2009 and 2010 in the municipality of Coimbra, Minas Gerais State, with the common bean cultivar Ouro Vermelho. Mo mixed with glyphosate had neither an effect on common bean yield nor on the Mo and N contents in leaves, however it increased the Mo and N contents in seeds. Application of Mo via foliar spray increased Mo content in leaves and Mo and N contents in seeds. The reapplication of molybdenum with glyphosate for desiccation in subsequent crops caused a cumulative effect of Mo content in bean seeds.