Fermentation process for production of apple-based kefir vinegar: microbiological, chemical and sensory analysis

Abstract The aim of this study was to develop a kefir apple-based vinegar and evaluate this fermentation process using new methodology with Biospeckle Laser. Brazilian kefir grains were inoculated in apple must for vinegar production. In this study, the microbial community present in kefir, and correspondent vinegar, was investigated using Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization - Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) technique. Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus plantarum, Acetobacter pasteurianus and Acetobacter syzygii were the microbial species identified. S. cerevisiae, L. plantarum, A. pasteurianus and A. syzygii were found in smaller quantities at the beginning of the alcoholic fermentation, but were found throughout the alcoholic and acetic fermentation. Kefir grains were able to utilize apple must as substrate to produce ethanol, and acetic acid. Acetate, volatile alcohols and aldehydes in the vinegar-based kefir were also produced. The yield of acetic acid in the kefir vinegars was ∼79%. The acetic acid concentration was ∼41 g L-1, reaching the required standard for the Brazilian legislation accepts it as vinegar (4.0% acetic acid). Kefir vinegar showed good acceptance in the sensory analysis. The technology proposed here is novel by the application of immobilized-cell biomass (kefir grains) providing a mixed inocula and eliminating the use of centrifuge at the end of the fermentative process. This step will save energy demand and investment. This is the first study to produce apple vinegar using kefir grains.

When noise became information: State-of-the-art in biospeckle laser / Quando o ruído tornou-se informação: O estado da arte do biospeckle laser

ABSTRACT Laser was presented to science and industry in the 1960s and shortly became a useful tool in many areas, with applications based on its multiple characteristics such as coherence of light, which presents a phenomenon known as interference pattern, or speckle, when beam returns from an illuminated surface. Despite great application of speckle pattern, its residual presence, for example, in interferometric approaches was considered as a noise, demanding filtering. However, grains themselves became information as their dynamic changes in time started to be linked to biological sample activity. Dynamic laser speckle has been since then a phenomenon widely used to monitor biological activities in many areas from agriculture to medicine. It is known as biospeckle laser (BSL) when adopted in biological material, with high sensitivity to follow very tiny movements in biological tissues, linked to changes in speckle provided by scatterer activities inside and outside cells. Since the 1970s, biospeckle laser usage follows a crescent technologic spiral where technological developments opened room for new applications, while new demands regarding biological monitoring forced the development of new methodologies. Therefore, potential adoption of the phenomenon as a sensor, for instance, in agricultural and medical processes, as well as constant offer of new devices provided new turns in the BSL technologic spiral and opened room for technique improvement. In this study, I present a short history of biospeckle laser (BSL) with applications and development associated with challenges regarding its usage in portable and accessible devices or even in commercial equipment. And the history was packed in a temporal diagram identifying the breakpoints responsible for improvements in the use of the technique.

RESUMO O laser foi apresentado à ciência e à indústria em 1960, e rapidamente tornou-se uma ferramenta útil à muitas áreas do conhecimento, que fazem uso de suas múltiplas características, como é o caso da coerência da luz, que é responsável pelo fenômeno conhecido como padrão de interferência, ou speckle; este padrão de interferência ocorre quando a luz retorna do material iluminado formando uma figura de interferência para o observador. Apesar da grande aplicação, a presença residual do padrão de speckle em abordagens interferométricas apresentava-se como um ruído que demanda filtragem. Apesar da dificuldade em alguns casos, os grãos de speckle tornaram-se fonte de informação em situações dinâmicas, quando suas mudanças começaram a ser relacionadas à atividade do material biológico iluminado. Speckle laser dinâmico tornou-se o termo usado para denominar o fenômeno que passou a ser usado para monitorar a atividade biológica e não biológica em aplicações desde a agricultura até aquelas relacionadas à medicina. Este fenômeno também é conhecido como biospeckle laser (BSL), quando aplicado em material biológico, e com grande sensibilidade para seguir os menores movimentos intra e intercelulares dos dispersores de luz presentes no tecido biológico. A partir da década de 1970, o biospeckle laser teve sua utilização baseada em uma espiral crescente e ligada ao desenvolvimento tecnológico que favoreceu novas aplicações acompanhadas de novas metodologias de análise. Portanto, a adoção do fenômeno como um sensor, por exemplo, na agricultura e na medicina fomenta sempre uma constante oferta de novos dispositivos e novos métodos favorecendo o uso em novas áreas do conhecimento. Esta revisão apresenta uma resumida história do biospeckle laser (BSL) pontuando as aplicações e desenvolvimentos além dos desafios, como é o caso do uso de forma portátil e por equipamentos comerciais. E esta história foi resumida em um diagrama identificando os chamados pontos do corte com contribuições que mudaram a forma de uso da técnica.

Calibração da técnica de moiré aplicada a perfilometria de protótipos mecânicos / Calibration method applied to a moiré technique in experiments of mechanical archetypes

A perfilometria é uma técnica amplamente utilizada na construção de mapas e gráficos de relevos aplicados a uma vasta área do conhecimento. Frente às necessidades de suprir a demanda da indústria e da área de desenvolvimento de protótipos quanto a técnicas não invasivas na investigação da superfície de materiais em geral, o presente trabalho buscou propor uma metodologia de calibração aplicada à técnica de moiré para investigações perfilométricas em protótipos mecânicos buscando baixos custos e flexibilidade. A técnica de moiré consiste na comparação de dois retículos periódicos, onde um segue o comportamento da superfície do objeto (retículo modelo - Rm) e outro não está deformado, seguindo o comportamento de um plano de referência, (retículo de referência - Rr). A luz que passa entre os retículos se sobrepõe formando padrões de moiré ou franjas de moiré que se comportam como ondas senoidais. Nos ensaios de calibração, usou-se um cone de relevo conhecido para a determinação de uma constante de correção de mapas gerados digitalmente. Os ensaios realizados aplicaram a metodologia para a determinação do perfil de um mouse de computador e para a determinação da deformação de uma chapa metálica. A metodologia proposta para a calibração da técnica de moiré mostrouse capaz de realizar os mapeamentos, com resolução máxima na ordem de centésimos de milímetros, podendo então ser usada em aplicações com níveis de precisão inferiores a essa ordem.

Profilometry is a measurement technique widely used in map and relief graphic construction, being applied to vast areas of knowledge. The aim of the present investigation was to introduce a calibration method applied to a moiré technique in experiments of mechanical archetypes, with low cost and flexibility, due to the need for supplying demands from both industry and mechanical archetype development for non-invasive techniques. The moiré technique basically consists of the comparison of two periodic structures. One of them follows the behavior of the object surface (reticulum model - Rm) and the other one is kept constant without deformation, working as a reference plane (reference reticulum - Rr). The light that passes between the reticulum overlaps and forms a moiré standard, also called moiré fringe which behaves as sinusoidal waves. In the present calibration tests, a relief cone was used to determine a correction constant in the generated maps. The technique was applied to draw the profile of a computer mouse, and to determine deformation on a metallic blade, mounted over a deformation test table. The proposed methodology for the calibration applied to the moiré technique showed to allow the construction of maps with maximum resolution of hundredths of millimeters. Results also showed that the technique might be used in applications with lower levels of precision as well.

Diagnóstico da automação na produção leiteira / Diagnosis of automation in dairy farming

Objetivou-se neste trabalho realizar um diagnóstico da automação na produção leiteira na região sul de Minas Gerais, enfatizando os tipos de automação existentes, melhoria do processo produtivo nas propriedades leiteiras com adoção da automação e as dificuldades enfrentadas para a sua implantação. A metodologia utilizada baseou-se na pesquisa qualitativa, por meio do estudo exploratório. Os resultados indicaram que existem várias opções de equipamentos que automatizam processos na produção leiteira. O estudo permitiu verificar também que a grande dificuldade enfrentada pelos produtores para automatizar as propriedades leiteiras é o alto custo dos equipamentos e a realidade da automação existe apenas para os grandes produtores de leite.

The purpase of this work was to carry out the diagnosis of automation in the dairy farming in Southern Minas Gerais, emphasizing the existing automation types, improvement of the productive process in milk properties with automation implementation, and the difficulties faced for its implantation. The methodology used was based on quality research by means of exploratory study The results indicated that several options of equipment exists that automate processes in milk production. The study also allowed the verification that the great difficulty faced by the producers to automate the milk properties is the high cost of the equipment, and that the automation reality is only for the greatest milk producers.

Desenvolvimento de um modelo para o biospeckle na análise de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) / Development of a model for the biospeckle applied to analise been seed (Phaseolus vulgaris L.)

O biospeckle é uma figura de interferência formada pela reflexão difusa da luz coerente espalhada ao interagir com um objeto que apresenta algum tipo de atividade, biológica ou não. O padrão de interferência se modifica ao longo do tempo devido às estruturas responsáveis pelo espalhamento estarem em atividade. Esse fenômeno tem sido estudado com o intuito de se desenvolver um método rápido e não destrutivo para avaliação de materiais biológicos. A obtenção de um modelo simples que descreva os aspectos essenciais do fenômeno é um importante passo para o domínio da técnica. Neste trabalho é apresentado um modelo para descrever a formação do biospeckle, desenvolvido a partir de hipóteses simples sobre como o tecido biológico difrata a luz coerente e qual o efeito da atividade biológica sobre a difração. Foram comparados os resultados da simulação do modelo com resultados experimentais obtidos de sementes. O modelo reproduz com sucesso algumas das características básicas do padrão dinâmico.

Biospeckle is an interference pattern phenomenon formed by the diffuse reflection of coherent light scattered by any type of activity, biological or not. The interference pattern changes in time due to the movement of the structures that scatter the light. This phenomenon has been studied with the goal of developing a fast and non-destructive method for evaluating biological material. Building a simple model that describes the essential aspects of the phenomenon is an important step towards the development of this technique. In this work is presented a model that describes the formation of the biospeckle, based on simple assumptions about the scattering of coherent light by the biological material and the nature of biological activity. We compare the results provided by the model with experimental biospeckle obtained from seeds. The model reproduces successfully some of the basic characteristics of the dynamical experimental pattern.