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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38247| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Estudo do armazenamento, das isotermas de adsorção e aplicação cosmética dos pós de Saccharomyces cerevisiae obtidos por secagem em camada de espuma |
| Autor(es): | Nobrega, Martha Maria Gomes |
| Orientador: | Cavalcante, Josilene de Assis |
| Orientador: | Cornélio, Melânia Lopes |
| Coorientador: | Oliveira, Bárbara Freire de |
| Membro da Banca: | Silva, Flávio Luiz Honorato da |
| Membro da Banca: | Freitas, Raimunda Valdenice da Silva |
| Resumo: | A valorização de subprodutos agroindustriais representa uma estratégia fundamental para o desenvolvimento de processos produtivos mais sustentáveis e economicamente viáveis. A biomassa residual de Saccharomyces cerevisiae, obtida após ciclos sucessivos de fermentação na produção de cachaça, apresenta composição rica em proteínas, polissacarídeos e minerais, características que a tornam um material de elevado potencial biotecnológico, apesar de ainda ser comumente descartada pela indústria. Este estudo teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica, a estabilidade e o potencial cosmético do pó obtido por secagem em camada de espuma (foam mat drying). As isotermas de adsorção de umidade foram determinadas nas temperaturas de 15, 30 e 45 °C, sendo o modelo de Henderson o que melhor representou os dados experimentais, com curvas sigmoides do tipo II. A análise termodinâmica revelou que o calor isotérico de sorção (Qst) variou entre 44 e 50 kJ mol−1, indicando forte interação inicial entre as moléculas de água e os sítios ativos da matriz. As variações diferenciais de entalpia (ΔH) e entropia (ΔS) diminuíram com o aumento do teor de umidade, evidenciando maior organização das camadas de água adsorvidas e menor energia requerida à sorção. Os valores negativos de energia livre de Gibbs (ΔG) confirmaram a espontaneidade do processo e a afinidade da levedura seca pela água. Entre as condições de secagem avaliadas, o ponto central (60 °C e 10 % de agente espumante) apresentou o melhor desempenho, resultando em um pó mais estável e menos higroscópico, selecionado para as etapas subsequentes do trabalho. Durante o armazenamento por 90 dias em diferentes embalagens, sob condições ambiente (26 °C/75 % UR) e acelerada (40 °C/75 % UR), observou-se que o tempo de estocagem foi o fator mais influente, seguido pela temperatura e pelo tipo de embalagem. O aumento do tempo e da temperatura intensificou o ganho de umidade e as variações de cor, enquanto as embalagens de polietileno de alta densidade (PEAD) apresentaram a melhor barreira ao vapor d’água, preservando as propriedades físico-químicas por mais tempo. A vida útil (shelf life) foi estimada por modelagem cinética baseada na equação de Arrhenius, considerando a atividade de água e o teor de umidade como parâmetros críticos. O material acondicionado em PEAD e armazenado sob condição ambiente apresentou o maior tempo de estabilidade, com shelf life de 12 meses. Além disso, o pó obtido na condição de ponto central foi incorporado a uma formulação cosmética do tipo creme facial, que apresentou aparência homogênea e ausência de separação de fases. A análise reológica revelou comportamento pseudoplástico ajustado ao modelo de Herschel–Bulkley, indicando boa estabilidade estrutural. A presença do ativo atuou como modulador reológico, reduzindo a rigidez e melhorando o escoamento, o que resultou em maior espalhabilidade e desempenho sensorial superior à formulação controle. Esses resultados confirmam que a secagem em camada de espuma é uma técnica viável e eficiente para a obtenção de pós de Saccharomyces cerevisiae com estabilidade adequada e potencial de aplicação em cosméticos sustentáveis. |
| Abstract: | The valorization of agro-industrial by-products represents a fundamental strategy for the development of more sustainable and economically viable production processes. The residual biomass of Saccharomyces cerevisiae, obtained after successive fermentation cycles in cachaça production, exhibits a composition rich in proteins, polysaccharides and minerals, features that make it a material with high biotechnological potential, despite still being commonly discarded by the industry. This study aimed to evaluate the technical feasibility, stability, and cosmetic potential of the powder obtained by foam-mat drying. Moisture adsorption isotherms were determined at 15, 30 and 45 °C, with the Henderson model providing the best fit to the experimental data, yielding type II sigmoidal curves. Thermodynamic analysis revealed that the isosteric heat of sorption (Qst) ranged from 44 to 50 kJ mol−1, indicating strong initial interactions between water molecules and active sites of the matrix. Differential variations in enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) decreased with increasing moisture content, evidencing greater organization of the adsorbed water layers and lower energy required for sorption. Negative Gibbs free energy (ΔG) values confirmed the spontaneity of the process and the affinity of the dried yeast for water. Among the drying conditions evaluated, the central point (60 °C and 10% foaming agent) showed the best performance, resulting in a more stable and less hygroscopic powder, which was selected for the subsequent stages of the study. During 90 days of storage in different packaging materials, under ambient (26 °C/75% RH) and accelerated (40 °C/75% RH) conditions, storage time was the most influential factor, followed by temperature and packaging type. Increased time and temperature intensified moisture gain and color variations, while high-density polyethylene (HDPE) packaging provided the best water-vapor barrier, preserving physicochemical properties for longer periods. Shelf life was estimated using kinetic modeling based on the Arrhenius equation, considering water activity and moisture content as critical parameters. The material packaged in HDPE and stored under ambient conditions showed the longest stability, with a shelf life of 12 months. In addition, the powder obtained under the central-point condition was incorporated into a cosmetic facial cream formulation, which exhibited a homogeneous appearance and no phase separation. Rheological analysis indicated pseudoplastic behavior well described by the Herschel–Bulkley model, demonstrating good structural stability. The presence of the active ingredient acted as a rheological modulator, reducing rigidity and improving flow, which resulted in greater spreadability and superior sensory performance compared with the control formulation. These results confirm that foam-mat drying is a viable and efficient technique for producing Saccharomyces cerevisiae powders with adequate stability and strong potential for application in sustainable cosmetic products. |
| Palavras-chave: | Biomassa residual Cosméticos sustentáveis Modelagem cinética Parâmetros termodinâmicos Vida útil Kinetic modeling Residual biomass Shelf life Sustainable cosmetics Thermodynamic parameters |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Engenharia Química |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38247 |
| Data do documento: | 15-Dez-2025 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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