EQA - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Químicahttps://repositorio.furg.br/handle/1/84362024-03-28T21:56:47Z2024-03-28T21:56:47ZProcesso enzimático de liquefação e sacarificação da farinha de grãos do arroz cultivar BRS-AGScholant, Amanda Ferreirahttps://repositorio.furg.br/handle/1/99262021-12-16T13:16:08Z2020-01-01T00:00:00ZProcesso enzimático de liquefação e sacarificação da farinha de grãos do arroz cultivar BRS-AG
Scholant, Amanda Ferreira
A economia da metade sul do Rio Grande do Sul é pautada principalmente na atividade agropecuária. Com uma área de 1,1 milhão de hectares dedicadas ao cultivo de arroz, a região contribui com aproximadamente 65% da demanda nacional deste cereal. Ante esse cenário, surgiu a linhagem de arroz BRS AG que foi incorporada nos programas de melhoramento genético da EMBRAPA. Devido a alta porcentagem em amido, esse grão pode tornar-se uma boa alternativa para a produção de xaropes açucarados. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo propor um sistema enzimático de liquefação e sacarificação do amido presente na farinha de arroz do cultivar BRS-AG para a obtenção de um extrato de xarope açucarado. Os grãos foram convertidos em farinha e determinada a composição centesimal e perfil granulométrico. As enzimas, alfa-amilase fúngica e amiloglicosidase (AMG), foram caracterizadas pela atividade enzimática. Mediante microscopia eletrônica de varredura foi possível obter imagens dos grânulos do amido. Para definir a melhor condição da liquefação do amido foi adotado um planejamento fatorial tendo como variáveis independentes a relação sólido/líquido, a temperatura e a variável dependente, o teor de açúcares redutores. A etapa da sacarificação, conforme recomendação de outros autores, foi realizada em 30min a 55°C e com concentração enzimática de 4480,2U.mL-1. O diâmetro médio de Sauter foi de 0,43mm. Esta matéria-prima apresenta 8,31% de proteínas, 4,68%, de lipídeos, 77, 91% de amido, 25,20% de amilose e 52,80% de amilopectina respectivamente. O ponto de gelatinização foi atingido a 80°C em 6min. Na etapa de liquefação a maior concentração de açúcares redutores, expressos como teor de glicose (9,95µmoles.mL-1) foi obtida com uma relação sólido/líquido de 1/20, concentração enzimática de 2U.mL-1, 30min de hidrólise a 60°C. Na etapa de sacarificação, com a AMG, foi obtido um teor de 11,35µmoles.mL-1 em 30min de hidrolise a 55°C, e 0,171mL de solução enzimática (4480,2U). Houve um acréscimo de 14% na concentração de açúcares na sacarificação e 86% da conversão total do amido, nessas condições o rendimento total da hidrólise foi 4,6%. A separação cromatográfica por HPLC evidenciou a maior concentração de glicose; assim, a cultivar BRS AG apresenta um potencial importante para a obtenção de hidrolisados enzimático com alto teor de açucares redutores.; The economy of the southern half of Rio Grande do Sul is based mainly on agricultural activity. With an area of 1.1 million hectares dedicated to rice cultivation, one region contributes approximately 65% of the national demand for this cereal. Against this backdrop, the BRS AG rice strain emerged and was incorporated into EMBRAPA's genetic improvement programs. Due to the high percentage of starch, this grain can become a good alternative for the production of sugary syrups. Therefore, this work aims to propose an enzymatic system of liquefaction and saccharification of the starch present in rice flour of the cultivar BRS-AG to obtain a sugar syrup extract. The grains were converted into flour and a proximate composition and granulometric profile were provided. The enzymes, fungal -amylase and amyloglycosidase (AMG), were characterized by enzymatic activity. Through scanning electron microscopy it was possible to obtain images of the starch granules. To define the best condition for starch liquefaction, a factorial design was adopted, having the solid / liquid ratio, temperature and dependent variable, the reducing sugar content as independent variables. The saccharification step, as recommended by other authors, was carried out in 30 minutes at 55 ° C and with an enzymatic concentration of 4480.2 U.mL-1. Sauter's average diameter was 0.43 mm. This raw material has 8.31% of proteins, 4.68% of lipids, 77, 91% of starch, 25.20% of amylose and 52.80% of amylopectin respectively. The gelatinization point was reached at 80 ° C in 6 minutes. In the liquefaction stage, the highest concentration of reducing sugars, expressed as glucose content (9.95µmoles.mL-1) was obtained with a solid / liquid ratio of 1/20, enzymatic concentration of 2U.mL-1, 30min of hydrolysis at 60° C. In the saccharification step, with AMG, a content of 11.35µmoles.mL-1 was obtained in 30 minutes of hydrolysis at 55 ° C, and 0.171 ml of enzymatic solution (4480.2U). There was an increase of 14% in the concentration of sugars in saccharification and 86% of the total conversion of starch, under these conditions the total yield of hydrolysis was 4.6%. The chromatographic separation by HPLC showed the highest concentration of glucose; thus, the cultivar BRS AG has an important potential for obtaining enzymatic hydrolysates with a high content of reducing sugars.
2020-01-01T00:00:00ZRecobrimento de partículas com quitosana em leito de jorro : parametrização do processo e emprego das partículas recobertas na adsorção de antocianinas de repolho roxoÁvila, Mariana Ferreirahttps://repositorio.furg.br/handle/1/92012020-12-22T00:05:19Z2017-01-01T00:00:00ZRecobrimento de partículas com quitosana em leito de jorro : parametrização do processo e emprego das partículas recobertas na adsorção de antocianinas de repolho roxo
Ávila, Mariana Ferreira
O recobrimento de partículas é uma operação presente em vários setores industriais e consiste na aspersão de uma suspensão sobre as partículas que se encontram suspensas em um leito móvel (leito fluidizado/jorro) o que possibilita uma movimentação cíclica e intensa troca de energia e de massa entre as fases. A formulação de uma suspensão de recobrimento de natureza polimérica é definida de acordo com a finalidade do recobrimento e uma proposta interessante é a utilização de um biopolímero. A quitosana é um aminopolissacarídeo biodegradável, hidrofílico, não tóxico e biocompatível, obtida a partir da desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em carapaças de crustáceos, resíduos abundantes e rejeitados pela indústria pesqueira. Partículas inertes recobertas com quitosana conferem ao sistema de adsorção características desejáveis, pois diminuem as limitações hidrodinâmicas causadas pela utilização de quitosana em flocos ou em pó. Assim, a obtenção de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, e a sua utilização como adsorvente de corantes é uma alternativa para a aplicação deste biopolímero. Atualmente pesquisas por corantes oriundos de fontes naturais vêm sendo impulsionadas, devido à toxidade dos corantes sintéticos. O objetivo deste trabalho foi o estudo do recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito de jorro, e sua posterior aplicação na adsorção em batelada de corantes antocianinas em solução aquosa. Os sólidos empregados foram esferas de vidro com granulometria de 3 mm e os parâmetros envolvidos no processo de recobrimento no leito de jorro foram determinados a partir de um planejamento experimental 2³ tendo como fatores: temperatura de ar de jorro, vazão relativa de ar de jorro (WAR/WJM) e vazão de suspensão, para resposta eficiência do processo. Observou-se que o efeito de interação entre a vazão de ar de jorro e a vazão da solução de recobrimento foi o mais pronunciado, e que os efeitos lineares da temperatura e da vazão da solução de recobrimento também apresentaram significância. A eficiência do processo se comportou inversamente à vazão de solução de recobrimento, e o mesmo ocorreu com a temperatura, na qual se constatou que o aumento desta provocou uma menor eficiência do processo. Determinou-se a faixa ótima de operação em temperatura de ar de jorro de 70ºC, associada uma vazão relativa de ar de jorro de 1,7 e 4 mL/min de vazão de suspensão de recobrimento, para tempo de operação de 40 min, pressão de atomização de 0,1 MPa e carga de partículas de 0,5 kg, chegando a eficiências próximas a 90%. As esferas recobertas nas melhores condições de rendimento e qualidade de recobrimento, após análise por microscopia eletrônica de varredura, foram utilizadas na adsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo. A partir de ensaios preliminares e planejamento experimental, conclui-se que valores próximos a pH 11,0 mostraram-se mais adequados para a adsorção de antocianinas por partículas recobertas com quitosana, sendo os valores percentuais de adsorção de aproximadamente 45% e capacidade de adsorção de 85 mg g1. Os resultados apresentados mostram o grande potencial do uso de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, no processo de purificação parcial de antocianinas.; Particle coating is an operation present in many industrial sectors and consists in the spraying of a suspension on particles that are suspended in a moving bed (fluidized bed/stream) which makes possible to get a cyclical movement and intense exchange of energy and mass between the fazes. The formulation of a suspension of coating with a polymeric nature is defined according to the porpoise of the coating and an interesting proposal is the use of a biopolymer. The chitosan is a biodegradable aminepolysaccharide, hydrophilic, nontoxic and biocompatible, obtained from the alkaline desacetylation of the chitin, which is found in the shells of crustaceans, abundant residues rejected by the fishing industry. Inert particles coated with chitosan give the system of adsorption desirable characteristics, since they decrease the hydrodynamic limitations caused by the utilization of chitosan in flakes or in powder. Therefore, the achievement of coated particles with chitosan in streambed and its use as dye adsorbent is an alternative for the application of this biopolymer. Nowadays research for dye that come from natural sources has become popular due to the toxicity of the synthetic dye. The aim of this work was the study of glass particle coating with chitosan in a streambed and its application in batch adsorption of dye anthocyanin in water solution. The solid used was glass spheres with grain size of 3 mm and the parameters involved in the coating process in a streambed were established from an experimental design 2³ and had as factors: temperature of stream air, relative flow of stream air (WAR/WJM) and suspension flow for and efficiency response of the process. It was observed that the effect of interaction between the flow of air stream and the flow of the coating solution was more pronounced and that the linear effects of temperature and the coating solution flow has also presented significance. The efficiency of the process had a behavior inversely of the flow of coating suspension and the same happened with temperature, in which was verified that its increase triggered a smaller efficiency of the process. It was determined the optimum range of operation with a temperature of air stream of 70 °C, associated to a relative air stream of 1,7 and 4 mL/min of flow of coating suspension, for an operation time of 40 min, atomization pressure of 0,1 MPa and particle charge of 0,5 kg, reaching efficiencies of approximately 90 %. The coated spheres in the best conditions of output and quality of coating, after the analysis with scanning electron microscopy were used in the adsorption of anthocyanin extracted from purple cabbage. From the preliminary tests and experimental design, it is possible to conclude that values of pH near 11,0 came out more suitable for the adsorption of anthocyanin by particles coated with chitosan, where the percentage values od adsorption were near 45 % and capability of adsorption of 85 mg g1. The results presented showed the great potential of the use of coated particles with chitosan in a streambed in the process of partial purification of anthocyanin.
2017-01-01T00:00:00ZAdsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo utilizando filmes de quitosanaLima, Valéria Vieira Carvalho dehttps://repositorio.furg.br/handle/1/89542022-10-22T18:48:49Z2018-01-01T00:00:00ZAdsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo utilizando filmes de quitosana
Lima, Valéria Vieira Carvalho de
Corantes alimentícios são amplamente utilizados com o intuito de aprimorar o aspecto visual dos produtos e com isso melhorar sua aceitação. Usualmente se utilizam corantes de origem sintética, porém a substituição destes por corantes de origem natural vem ganhando força devido à demanda por produtos mais saudáveis. Este trabalho teve como objetivo extrair a antocianina do repolho roxo e separá-la da solução através da técnica de adsorção utilizando filmes de quitosana. A extração da antocianina do repolho roxo foi feita em solução aquosa com sistema de refluxo a uma temperatura de 100ºC por aproximadamente 30 minutos. A quitosana produzida de resíduos de camarão apresentou grau de desacetilação de 85%. Os filmes de quitosana foram obtidos pela técnica casting, e foram caracterizados de acordo com as propriedades mecânicas, apresentando alongamento de aproximadamente 11%, tensão de ruptura de 25 MPa e espessura com aproximadamente 103 µm. O efeito do pH foi verificado para adsorção de antocianina por filmes de quitosana. Curvas de equilíbrio foram obtidas em diferentes temperaturas e os modelos de Henry, Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados experimentais. Também foram determinados parâmetros termodinâmicos. O comportamento cinético foi avaliado através dos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e Elovich. O pH que apresentou maior capacidade de adsorção e percentual de remoção foi o de 8,0. Todos os modelos de isotermas apresentaram bons ajustes aos dados experimentais. Os parâmetros termodinâmicos revelaramm uma adsorção endotérmica e um processo espontâneo. O modelo de pseudoprimeira ordem foi o que melhor se ajustou aos dados cinéticos de adsorção. Através da modelagem dos dados experimentais em batelada determinou-se os parâmetros kF e Def, com o intuito da melhor compreensão da transferência de massa de antocianina para o filme de quitosana e o número de Bi > 100 indicou que existe uma resistência a transferência de massa interna. Os resultados apresentados nesta pesquisa mostram que a quitosana é um adsorvente promissor para separação de antocianina.; Food dyes are widely used in order to improve the visual appearance of the products and thereby improve their acceptance. Usually synthetic dyes are used, but the substitution by natural dyes has been gaining strength due to the demand for healthier products. This work aimed to extract the anthocyanin from the red cabbage and separate it from the solution through the adsorption operation using chitosan films. The extraction of the anthocyanin from red cabbage was in aqueous solution with reflux system at a temperature of 100ºC for approximately 30 minutes. Chitosan produced from shrimp residues showed a degree of deacetylation of 85%. Chitosan films were obtained by the casting technique, and were characterized according to the mechanical properties, showing elongation of approximately 11%, tensile strength of 25 MPa and thickness with approximately 103 µm. The effect of pH was verified for adsorption of anthocyanin by chitosan films. Equilibrium curves were obtained at different temperatures and the models of Henry, Langmuir and Freundlich were adjusted to the experimental data. The thermodynamic parameters were also determined. The kinetic behavior was evaluated using the pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich models. The pH with the highest adsorption capacity and removal percentage was 8.0. All the isothermal models presented good adjustments to the experimental data. The thermodynamic parameters shows an endothermic adsorption and a spontaneous process. The pseudo-first order model best fitted the kinetic adsorption data. The parameters kF and Def were determined by modeling the experimental data in order to better understand the mass transfer of anthocyanin to the chitosan film and the Biot numbers higher than 100 indicates that there is an internal mass transfer resistance. The results presented in this research showed that chitosan is a promising adsorbent for the separation of anthocyanins.
2018-01-01T00:00:00ZAdsorção de Cr6+ e Pb2+ utilizando filmes e blendas de quitosana e Spirulina spGerhardt, Rafaelhttps://repositorio.furg.br/handle/1/88872021-02-08T22:49:14Z2019-01-01T00:00:00ZAdsorção de Cr6+ e Pb2+ utilizando filmes e blendas de quitosana e Spirulina sp
Gerhardt, Rafael
Indústrias de diversos segmentos descartam uma quantidade significativa de efluentes contendo íons metálicos no meio ambiente. Se estes resíduos não forem tratados corretamente, causam graves impactos ambientais e sérios problemas à saúde pública. Desta forma, faz-se necessário a remoção destes contaminantes a fim de minimizar estes problemas. A biossorção se destaca por ser uma operação simples e tecnicamente viável no tratamento deste tipo de efluente, principalmente quando são utilizados adsorventes de baixo custo, ou de materiais provenientes de fontes renováveis. Dois bioadsorventes promissores para a remoção de íons metálicos são a quitosana e a Spirulina sp. No entanto, a utilização destes materiais na forma de pó dificulta a separação de fases após o processo, bem como sua reutilização. Sendo assim, o preparo de filmes e blendas de quitosana/Spirulina sp. é uma forma de contornar esse problema, e ainda aproveitar todo o potencial desses materiais como bioadsorventes. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi preparar filmes e blendas bioadsorventes a partir de quitosana e Spirulina sp., e aplicar na remoção dos íons Cr6+ e Pb2+ de soluções aquosas. A quitosana foi produzida a partir da reação de desacetilação da quitina, extraída de resíduos de camarão (Penaeus Brasiliensis), e apresentou grau de desacetilação de 85,8% e massa molar de 170,4 kDa. A Spirulina sp. foi obtida através do cultivo da microalga Spirulina LEB-18 sp. no município de Santa Vitória do Palmar - RS. Os filmes e as blendas de quitosana/Spirulina sp. foram preparados pela técnica casting e caracterizados quanto à espessura, cor, propriedades mecânicas, propriedades térmicas, cristalinidade, grupamentos funcionais, morfologia da superfície e ponto de carga zero. Foram realizados experimentos para avaliar o efeito do pH (2 a 10) e o estudo cinético na biossorção dos íons metálicos de sistemas aquosos. Os resultados mostraram que o filme de quitosana e as blendas de quitosana/Spirulina sp. apresentaram características mecânicas adequadas, mantendo suas características físicas, facilitando a separação de fases após a biossorção. O filme de Spirulina sp. apresentou as maiores capacidades de biossorção para ambos os íons Cr6+ (43,9 mg g-1) e Pb2+ (37,0 mg g-1) nos pH 2 e 10, respectivamente, porém este filme perdeu sua integridade física em meio ácido. Já a blenda de quitosana/Spirulina sp. apresentou resultados semelhantes aos obtidos pelo filme de Spilurina sp., com capacidades de biossorção de 35,0 mg g-1 para os íons Cr6+ e 32,5 mg g-1 para o Pb2+ nos pH 2 e 10, respectivamente. O filme de quitosana apresentou baixa capacidade de biossorção para ambos os íons, no entanto, a quitosana promoveu um aumento na resistência mecânica da blenda bioadsorvente. O estudo cinético, realizado para ambos os metais, demonstrou que a adsorção do Cr6+ foi gradual, atingindo a máxima capacidade de adsorção no tempo de 180 min. Já a adsorção do Pb2+ foi rápida, atingindo a máxima capacidade de biossorção no tempo de 40 min, porém no tempo de 20 min a capacidade é igual a 92% da máxima capacidade bioadsortiva. Além disso, os resultados cinéticos obtidos experimentalmente, demonstram que os modelos de Elovich e pseudossegunda ordem, foram os mais adequados para os íons metálicos Cr6+ e Pb2+, respectivamente. Pode-se verificar que, dentre os bioadsorventes utilizados neste estudo, as blendas de quitosana/Spirulina sp. são as mais indicadas para a remoção dos íons Cr6+ e Pb2+ de soluções aquosas, devido à capacidade de biossorção ser semelhante ao filme de Spirulina sp. e por não perder sua integridade física em meio ácido e básico.; Industries of several segments have discarded a large amount of effluents containing metal ions in the environment. If this waste is not adequately treated, leads to serious environmental problems and serious public health problems. In this way, it is necessary the removal of these contaminants to minimize these problems. The biosorption stands out as being a simple and technically feasible operation in the treatment of this effluent type, especially when using low- cost biosorbents, or materials from renewable sources. Two promising biosorbents for the metal ions removal are chitosan and Spirulina sp. However, the use of these materials in the powder form hinders the phases separation after the process, as well as their reuse. Thus, the preparation of films and blends is a way of getting around this problem, and still enjoy the full potential of these materials as biosorbents. Thus, the aim of present work was the preparation of films and blends biosorbents from chitosan and Spirulina sp., and its application in the removal of ions Cr6+ and Pb2+ from aqueous solutions. Chitosan was produced from the deacetylation reaction of chitin, extracted from shrimp waste (Penaeus Brasiliensis), and had degree of deacetylation 85,8% and molar weight 170,4 kDa. Spirulina sp. was obtained from cultivation of microalga Spirulina LEB-18 sp. The films and blends of chitosan/Spirulina sp. were prepared through the casting technique and were characterized by thickness, color, mechanical properties, thermal properties, crystallinity, functional groups, surface morphology and zero charge point. Were performed experiments to evaluate the pH effect (2 to 10) and the kinetic study on metal ions biosorption from aqueous systems. The results showed that the chitosan film and the blends presented adequate mechanical characteristics, maintaining their physical characteristics, facilitating the separation of phases after the biosorption. Spirulina sp. film presented the highest biosorption capacities of ions Cr6+ (43.9 mg g-1) and Pb2+ (37.0 mg g-1) at pH 2 and 10, respectively, however, this film lost its physical integrity in acidic medium. In addition, the blend of chitin/Spirulina sp. showed similar results to those obtained by Spilurina sp. film, with biosorption capacity of Cr6+ (35.0 mg g-1) and Pb2+ (32.5 mg g-1) ions at pH 2 and 10, respectively. Chitosan film showed low biosorption capacity for both ions, however, this promoted an increase in the mechanical resistance of the biosorbent blend. The kinetic study, carried out for both ions, showed that the Cr6+ adsorption was gradual, reaching the maximum adsorption capacity at 180 min. The Pb2+ adsorption was fast, reaching the maximum biosorption capacity at 40 min, but in 20 min the capacity is equal to 92% of the maximum bioadsorption capacity. In addition, the kinetic results obtained experimentally demonstrate that the models of Elovich and pseudo-second order were the most suitable for the Cr6+ and Pb2+ metal ions, respectively. It can be verified that, among the bioadsorbents used in this study, the blends of chitosan/Spirulina sp. are the most indicated for the removal of Cr6+ and Pb2+ ions form aqueous solutions, due to the biosorption capacity being similar to the Spirulina sp. film and by not losing their physical integrity in an acidic and basic medium.
2019-01-01T00:00:00Z