Mestrado em Engenharia Química (Dissertações)

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Adsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo utilizando filmes de quitosana
(2018) Lima, Valéria Vieira Carvalho de; Lopes, Toni Jefferson; Pinto, Luiz A. A.; Silva, Adriano da
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.
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Adsorção de Cr6+ e Pb2+ utilizando filmes e blendas de quitosana e Spirulina sp
(2019) Gerhardt, Rafael; Pinto, Luiz Antonio de Almeida; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant’Anna
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.
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Adsorção de Pb+ e Cd+ usando carvão ativado proveniente de caroço de pêssego
(2023) Cameu, Guilherme Medina; Junior, Tito Roberto Sant'Anna Cadaval
Carvão ativado foi produzido a partir do caroço de pêssego por ativação química, para a separação dos metais pesados, Pb+ e Cd+, de meio aquoso. Os carvões ativados produzidos a partir de resíduos agrícolas são uma alternativa interessante para seu uso como adsorventes e suportes de catalisadores no campo do tratamento de águas residuais, e representam um importante benefício ecológico. As caracterizações texturais, morfológicas e químicas do material foram realizadas, revelando um sólido mesoporoso. Os efeitos de diferentes condições experimentais sobre a capacidade de adsorção, concentração inicial dos metais, e temperatura foram investigados. As isotermas de adsorção foram conduzidas, obtendo-se o maior valor de capacidade de adsorção de chumbo e cadmio, 159 mg g-1 e 78,54 mg g1 respectivamente, ambas à temperatura mais alta de 45C.
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Análise da fluidodinâmica do escoamento core annular de líquidos imiscíveis em duto horizontal
(2015) Machado, Franciele Rocha; Silva, Adriano da; Rosa, Cezar Augusto da
As características do petróleo na natureza fazem da sua exploração e produção uma atividade de grande complexidade tecnológica e de custo elevado. O processo de exploração de petróleo está geralmente associado ao escoamento multifásico, sendo este muito comum em instalações de produção, movimentação e processamento. Especificamente o escoamento multifásico, na indústria petrolífera, tem complicações, pois as fases não são componentes simples e sim misturas de hidrocarbonetos. Em geral, a Indústria do Petróleo está interessada em determinar a queda de pressão associada aos efeitos de atrito com a parede do duto e a viscosidade da mistura, bem como em descrever o comportamento das fases. Esses fatores fazem com que durante o escoamento de líquidos imiscíveis, as interfaces adquiram uma variedade de distribuições características às quais são chamadas de regime de escoamento, que se caracterizam por sua configuração física. Diferentes configurações exigem diferentes modelos para a determinação da dinâmica do escoamento e da relação entre a queda de pressão e a vazão da mistura. Neste contexto, a realização deste trabalho visa à descrição do escoamento core annular água-óleo no interior de dutos horizontais. A simulação numérica deste escoamento foi desenvolvida em um modelo 3D usando o software Fluent 14.5, onde analisou o comportamento da interface água-óleo quando no escoamento core annular, frente a diferentes vazões de água e diferentes viscosidades do óleo. Foi usado, para o tratamento da interface, o método de volume de fluido (VOF) empregando o esquema da reconstrução geométrica. A metodologia de resolução foi capaz de descrever o movimento da interface água-óleo, de prever a fração volumétrica de cada fluido ao longo do escoamento e a queda de pressão. Os resultados obtidos através das simulações numéricas descreveram a hidrodinâmica do escoamento, observando o regime core annular (espesso e fino) no duto horizontal para os diferentes óleos. Os resultados demonstraram que o regime core annular muda com o aumento da velocidade superficial da água. E através desse escoamento foi possível reduzir significativamente a queda de pressão, com relação ao escoamento monofásico de óleo. Estes resultados foram confrontados com dados experimentais e numéricos disponíveis na literatura, e observou-se uma boa concordância entre os mesmos.
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Análise experimental e numérica do sistema de separação via elutriação de sedimento de dragagem
(2016) Silva, Eduardo da Rosa; Ogrodowski, Christiane Saraiva
Este trabalho desenvolve um estudo acerca do sistema de separação via elutriação de sedimento de dragagem do Porto do Rio Grande, sedimento este que é destinado ao uso em células combustíveis microbianas. Na primeira etapa da pesquisa, o sedimento de um ponto de amostragem especíﬁco foi caracterizado ﬁsicamente, então foi estudada a inﬂuência da geometria de dois elutriadores (o elutriador 1 com 25 cm de altura e 2,5 cm de diâmetro, e o elutriador 2 com 97 cm de altura e 2 cm de diâmetro) e de três modelos de velocidade terminal (modelo de Stokes, Dietrich e Ferguson-Church). Tal análise foi realizada comparando cada combinação com a distribuição granulométrica obtida via dispersão de laser. A melhor performance foi obtida com o uso do elutriador de 97 cm de altura e 2 cm de diâmetro em conjunto com o modelo de Ferguson-Church. Obtida a melhor combinação experimental, cada ponto de dragagem foi caracterizado, analisando a distribuição granulométrica e o(s) diâmetro(s) com maior fração. Paralelo ao trabalho experimental, foi realizada uma análise numérica do processo de elutriação utilizando como ferramenta a modelagem e simulação via CFD, através do software Fluent 14.5 (ANSYS R). Foram modelados e simulados os dois elutriadores através das equações de escoamento multifásico eulerianas-eulerianas e de teoria cinética granular. Avaliou- se, então, o melhor modelo de transferência de movimento entre as fases (modelo de Gidaspow e modelo de Symlal-Obrien), quando comparado à validação experimental. Concluiu-se então que o modelo de Gidaspow representa melhor o processo de elu- triação de sedimento de dragagem, pois apresentou menor desvio quando comparado ao procedimento experimetal. Este mesmo modelo foi aplicado ao elutriador grande, desviando-se de forma aceitável (<1%) da elutriação experimental.
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Análise experimental e simulação da secagem de sementes de trevo vesiculoso em secador tipo leito fluidizado.
(2020) Bresolin, Sabrina; Lopes, Toni Jefferson; Almeida, André Ricardo Felkl de; Felipe, Carlos Alberto Severo
As espécies forrageiras desempenham um papel importante na atividade pecuária, representando o maior recurso utilizado para a produção de bovinos de corte. Neste sentido, há a necessidade cada vez maior do uso de espécies adaptadas em diferentes condições de clima e solo. O trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum) é uma leguminosa forrageira que se destaca por sua versatilidade de adaptação e resistência ao frio, elevado valor nutritivo e produção de forragem. As sementes de trevo devem apresentar padrão de qualidade similar ao exigido para sementes e faz-se necessária uma fase de beneficiamento adequada. Nas etapas de beneficiamento, a secagem é considerada a etapa limitante devido ao fato de a mesma envolver a remoção da umidade das sementes através da transferência simultânea de calor e de massa. Nesse sentido, a secagem tem em sua essência a finalidade de assegurar a conservação do produto por meio da redução da sua atividade de água. Nos materiais orgânicos, como é o caso do trevo vesiculoso, a redução no teor de água livre deve ser efetuada de forma eficiente para inibir o desenvolvimento microbiano. O emprego de um secador de leito fluidizado para a secagem de sementes está relacionado com eficiente contato entre o material e o fluido, proporcionando altas taxas de transferência de calor e de massa, bem como redução no tempo de secagem pela rapidez na remoção de umidade. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo estudar o processo de secagem de sementes de trevo vesiculoso em leito fluidizado. Foram utilizadas neste estudo sementes de trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum), que foram devidamente caracterizadas quanto suas dimensões, massa específica, porosidade, umidades iniciais e isotermas de dessorção. Além disso, as sementes passaram por um processo de reumidificação, aumentando sua umidade inicial para aplicação em ensaios de secagens e isotermas. O estudo da cinética de secagem foi realizado em secador de leito fluidizado com geometria retangular. A análise da fluidodinâmica do sistema foi realizada para a determinação das condições operacionais do equipamento. A partir dos resultados, os experimentos de secagem foram conduzidos nas temperaturas de 40, 50 e 60°C e velocidades do ar de 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínima fluidização. A esses dados foram ajustados os modelos cinéticos da Lei de Fick, Page, Henderson e Midilli para a estimativa de parâmetros da secagem. Outro tipo de estudo realizado foi a simulação dos dados experimentais de secagem através de um modelo global dos fenômenos da transferência de calor e da massa. Os resultados do estudo de secagem ficaram na faixa de 7 a 8 % em relação a umidade final em base úmida. No que se refere a germinação os valores encontrados ficaram na ordem de 75 a 78 % para as amostras secas artificialmente. Para estas duas respostas, a temperatura foi a variável de maior influência. O estudo da simulação apresentou- se eficaz para a secagem das sementes de trevo em leito fluidizado, onde concluiu-se que o Kp cresce com o aumento da temperatura e velocidade do ar de secagem.
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Ânodo de escova de fibra de carbono em célula combustível microbiana para o tratamento de esgoto sanitário e geração de bioenergia
(2021) Scalco, Manoele Tonatto; Santana, Fabricio Butierres
A procura por novos recursos energéticos para suprir as necessidades mundiais aumentou o interesse por células combustíveis microbiológicas (CCMs) que geram eletricidade a partir degradação de matéria orgânica por bactérias exoeletrogênicas. Para a estrutura das CCMs se deve considerar o tipo de material que irá compor os eletrodos anódicos e catódicos e suas áreas superficiais, sendo as escovas de fibra de carbono e grafite alternativas de grande potencial para esse fim, bem como a conformação ar-cátodo. O objetivo deste trabalho foi estudar o uso de escovas de fibra de carbono como eletrodo anódico em CCMs do tipo ar-cátodo, comparando e avaliando o seu desempenho na degradação de matéria orgânica proveniente do tratamento de esgoto sanitário e na geração de energia. Para isso foi estudado o uso de eletrodos anódicos com diferentes valores de áreas superficiais - 575 cm2 (CCM 1 e 1'), 687,5 cm2 (CCM 2) e 781,5 cm2 (CCM 3) - e comparados entre si. As CCMs foram inoculadas com sedimento marinho e o período de startup durou até a estabilização da diferença de potencial (ddp). Após estabilizar, foram analisadas diferentes Rext - 1000 Ω, 800 Ω, 560Ω, 330Ω, 270 Ωe 150 Ω - onde obteve-se densidades de potencia maxima media de 11,91 mW/m2 e 12,65 mW/m2 para as CCMs 1 e 1' (duplicata) e 11,64 mW/m2 e 8,5 mW/m2 para as CCMs 2 e 3, respectivamente, utilizando a resistência de 330 2, a qual foi escolhida para ser usada até o final do estudo. Após a troca de Rext e mantendo as alimentações com acetato de sódio 1 g/L até o dia 79 para as CCMs 1 e 1' e até o dia 152 CCMs 2 e 3, foram encontrados valores de ddp máximos de 0,46 V, 0,5 V, 0,58 V e 0,44 V para as CCMs 1, 1', 2 e 3, respectivamente. Além disso, durante esse período as remoções médias de matéria orgânica foram entre 56% a 59%. A implementação do esgoto sanitário na operação das CCMs se iniciou nos dias 80 para as CCMs 1 e 1' e 153 para as CCMs 2 e 3, até o término do estudo. Durante esse tempo as remoções de matérias orgânicas médias atingiram valores acima de 60%. Avaliando a capacidade energética, ao contrário da remoção de matéria orgânica, as CCMs 1, 1' e 3 obtiveram valores semelhantes de ddp quando feita a comparação entre efluente sintético e esgoto sanitário. Mesmo a CCM 2 obtendo valores de ddp (0,58 V) maiores que as demais, sua densidade de corrente atingiu valores máximos de 25,57 mA/m2, sendo esse valor menor ao encontrado para a CCM 1' que continha uma área superficial de escova menor, atingindo 0,5 V e 26,35 mA/m2. As CCMs apresentaram resultados promissores na remoção de matéria orgânica de esgoto sanitário, sendo obtidos taxas superiores com maiores áreas superficiais de escovas de fibra de carbono.
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Aplicação da análise wavelet para detecção de transições de regime em leito fluidizado
(2023) Ferreira, Graziela Lemos; Pinto, Luiz Antônio de Almeida; Felipe, Carlos Alberto Severo; Silva, Carlos Alexandre Moreira da
A fluidização é um processo onde partículas sólidas adquirem um comportamento semelhante ao de um fluído em ebulição devido ao fluxo ascendente de um gás ou líquido. Devido à este fluxo ascendente do fluído através do leito de sólidos, diferentes tipos de regimes fluidodinâmicos podem ser observados. As variações dos tipos de regimes estão associadas a velocidade do fluído, características físicas das partículas e condições de operação da coluna. O conhecimento dos regimes fluidodinâmicos é crucial para garantir a eficiência e a segurança das operações, sendo necessário a aplicadação de uma ferramente de análise de dados eficiente para capturar a dinâmica complexa desses sistemas. Nesse contexto, este estudo tem como objetivo empregar as transformadas de Fourier e wavelet para analisar medidas de flutuacao de pressao obtidas em diferentes regimes fluidodinâmicos de um leito fluidizado gás-sólido, utilizando os seguintes solidos: CMC - Celulose Microcristalina (dp=329um; p=0,98g.cm3), Areia I (dp=193um; p=2,48g.cm3) e Areia II (dp=727um; p=2,45g.cm3). Os sólidos empregados foram classificados como Geldart B (CMC e Areia I) e B/D (Areia II), e os experimentos foram realizados em duas condições diferentes de relação altura de leito fixo (H) e diâmetro de coluna (D) (H/D=1/1 e H/D=2/1). Um amplo conjunto de análises foi utilizado para identificação dos regimes fluidodinâmicos e suas transições. Para alcançar esse objetivo, foram aplicadas técnicas como espectros de frequência, frequências e amplitudes dominantes, distribuição de energia dos subsinais, índice de homogeneidade (HI) e análise de entropia. A análise de Fourier permitiu decompor os dados de pressão em suas componentes de frequência, sendo possível identificar e compreender as frequências dominantes das oscilações e correlacionar com os padrões de regimes de contato no leito fluidizado. Os sólidos com classificação de Geldart B apresentaram as mesmas variações de regimes sob as mesmas condições de operação. Para relação H/D = 1/1, as seguintes transições foram observadas: leito fixo, borbulhante múltiplo e borbulhante explosivo. Na relação H/D = 2/1, as seguintes transições foram observadas: leito fixo, borbulhante múltiplo, slugging e borbulhante explosivo. O sólido com classificação B/D apresentou transição de regimes diferentes. Para H/D=1/1: leito fixo, borbulhante simples e borbulhante explosivo. Para H/D=2/1: leito fixo, borbulhante simples, slugging e borbulhante explosivo. A transformada de Wavelet trouxe uma vantagem significativa na análise dos dados através da aplicação da função Symmlets 13, sendo possível identificar mudanças bruscas nos dados de pressão que estavam relacionadas a transições de regimes. Valores máximos de HI e mínimos de entropia foram obtidos nas transições do regime borbulhante simples para borbulhante múltiplo ou slugging. Em relação a decomposição dos subsinais na condição H/D= 1/1, constatou-se para os sólidos do tipo B que a maior razão de energia foi em D4 e para o tipo B/D foi em D5. Com o aumento da altura do leito, H/D=2/1, sólidos do tipo B apresentaram valores maiores de energia em D5 e B/D em D6. Os subsinais com maior razão de energia foram condizentes com a faixa de frequência dominante obtida na análise de Fourier.
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Avaliação de catalisadores para a reação de conversão da terebentina
(2022) Radmann, Cristian Tessmer; Mortola, Vanessa Bongalhardo; Rosa, Cezar Augusto da
A terebentina é uma importante matéria-prima devido suas características únicas. É conhecida como aguarrás natural e é composta por uma variedade de terpenos. Sua composição majoritária refere-se aos isômeros α e β-pineno, os quais são destinados a uma série de reações, de diferentes naturezas. A reação de isomerização do α e do β-pineno evidencia grande interesse industrial devido aos produtos gerados neste processo, tal como o canfeno, limoneno, α e γ-terpinoleno. Desta forma, tem-se um grande interesse em catalisadores seletivos e estáveis aplicados na reação de isomerização da terebentina bruta. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo preparar diferentes catalisadores com propriedades ácidas e avaliá-los quanto suas performances catalíticas na reação de isomerização da terebentina, tais como a zeólita ZSM-5, a alumina e a sílica. A distribuição de produtos da reação apresentou diferenças quanto a seletividade e rendimento, de acordo com a variação da temperatura e catalisador avaliado. A alumina apresentou os melhores resultados na temperatura de 250 °C, alcançando uma seletividade de 55% ao canfeno após 6 h de reação. A sílica, por sua vez, não apresentou atividade catalítica significativa na conversão da terebentina. Os melhores resultados foram obtidos na utilização da zeólita HZSM-5. Na temperatura de 200 °C, após 6 h de reação, houve uma conversão de 95% do β-pineno e 83% do α-pineno, assim como uma seletividade de 36% ao canfeno e 17% ao α-terpineno. Sendo assim, tratando-se da conversão por isomerização da terebentina sobre sítios ácidos, os resultados que indicam uma melhor performance tanto da seletividade ao canfeno e ao αterpineno, quanto da conversão da matéria-prima, ao utilizar a zeólita HZSM-5, se deu na temperatura de 200 °C. Tais resultados demonstram a possibilidade da conversão direta da terebentina, uma matéria-prima natural, para compostos de alto valor agregado, tais como o canfeno e o γ-terpineno.
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Avaliação de diferentes técnicas para a superação da dormência de sementes de cornichão (Lotus corniculatus L.) em leito fluidizado
(2023) Barros, Lillian Medeiros; Felipe, Carlos André Severo; Almeida, André Ricardo Felkl de
O uso de leguminosas forrageiras ou gramíneas em sistemas agropastoris proporciona uma série de vantagens tais como, o aumento da fertilidade do solo, maior rendimento agrícola e qualidade da forragem. Uma das sementes mais utilizadas na região sul do Brasil é a semente de cornichão (Lotus corniculatus L.), uma leguminosa que possui alto potencial forrageiro. Todavia, esta semente apresenta um mecanismo de defesa denominado dormência, fenômeno que impede ou retarda a germinação, mesmo estando viável e mantida em condições favoráveis. Recentemente a radiação ultravioleta (UV) vem sendo utilizada como objeto de estudo para processos de modificação de superfície de sementes. As análises indicam que a radiação e sua intensidade afetam os processos fisiológicos da semente, influenciando no desenvolvimento e crescimento das plantas, apresentando-se como um possível método para a superação da dormência. Outra forma de promover a quebra de dormência é a reumidificação das sementes, que tem apresentado indícios de contribuir para a quebra de dormência de sementes de cornichão. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar individualmente e em conjunto, duas metodologias para a superação da dormência de sementes de cornichão: o tratamento com radiação UV e a reumidificação das sementes. Sementes secas e/ou previamente umidificadas foram submetidas à fluidização, com ou sem a ação de uma fonte de radiação UV e também inicialmente apenas irradiadas. Quanto à qualidade fisiológica das sementes secas, os melhores resultados alcançados foram da combinação reumidificação seguida da secagem, na comparação com as outras situações avaliadas. A análise da modificação da superfície da semente resultante da incidência de radiação UV foi realizada através do ângulo de contato com água (WCA), onde as sementes tratadas resultaram em ângulos de contato significativamente inferiores à testemunha. Os resultados indicaram que a modificação superficial causada pela radiação UV promoveu importantes melhoras nos índices agronômicos considerados, mostrando que a técnica tem potencial de utilização na quebra de dormência física de sementes. Além disso o leito fluidizado fotoquímico se mostrou viável, como uma forma de realizar o procedimento de escarificação em maior escala.
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Biossíntese de lipídios por Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 a partir de hidrolisado de cascas de soja
(2019) Rocha, Keslei Rosendo da; Burkert, Carlos André Veiga
Lipids are organic molecules that are part of the constitution of living things and their food, being generally obtained through oil plants such as soybeans, for example, but also through the use of microorganisms such as yeasts. These have been studied extensively because of their rapid growth rate, possibility of expansion of the production scale and not being subject to typical crop pests. As a way of minimizing the costs of producing yeast lipids industrial coproducts can be used in the process by offering an alternative source of carbon and also minerals essential for growth. Thus, this work had as objective the production of lipids through the use of the yeast Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 in culture medium composed of hydrolysate obtained from soybean hulls. The soybean hulls used in this study were composed mainly of cellulose (39.11 %), hemicellulose (27.22 %) and lignin (14.73 %). Among the analyzed metals, the highest concentrations were aluminum (502.01 mgkg-1), zinc (42.20 mgkg-1) and manganese (40.12 mgkg-1). In order to determine the best hydrolysis conditions for the hulls aiming at a higher release of fermentable carbohydrates, tests were carried out evaluating the influence of hulls granulometry (without grinding or grinded with a mean particle size 1 mm), pressure and temperature inside the autoclave (0.5 atm e 111 °C, 1.1 atm e 122 °C, 1.5 atm e 127 °C) and de H2SO4 concentration (1,2 mmolg-1, 1,5 mmolg-1 and 1,8 mmolg-1). The solid-liquid ratio (1:8.8) and total reaction time (60 min) were fixed. The best determined conditions were: 1.1 atm, 122 °C, H2SO4 1.8 mmolg-1 and hulls with particle size 1 mm. Under these conditions 18.10 gL-1 of total reducing sugars were produced. In the first tests using the hydrolysate obtained from the best studied conditions, 9.11 ± 0.01 gL-1 of biomass were produced with 5.30 ± 0.68 % of lipids content, reaching 0.48 ± 0.06 gL-1 of total lipids after 240 h of cultivation. Cultures were carried out in a medium that simulated the carbohydrate concentrations present in the hydrolysate of soybean hulls (sugars mix), where 6.93 ± 0.02 gL-1 of biomass were produced with 11.49 ± 0.17 % of lipids content, reaching 0.79 ± 0.01 gL-1 of total lipids after 240 h of cultivation. In order to maximize the production of total lipids experimental designs (CCD 2³) were proposed, where the C/N ratio, MgSO4 7 H2O concentration and initial pH were the factors studied using as carbon sources xylose, arabinose, glucose and the concentrated hydrolysate. For the latter, C/N 80, MgSO4 7 H2O 1.5 gL-1 and initial pH 3.5 were the conditions that guaranteed best results: 7.26 gL-1 of biomass with 19.41 % of lipid content and 1.41 gL-1 of total lipids after 240 h of cultivation, which represented an increase of 66 % in relation to the first tests with the hydrolysate and 44 % in relation to the mix that simulated the concentration of the carbohydrates in the hydrolysate. Different cultivation strategies were also evaluated in order to increase lipid production. The "hydrolysate (20 gL-1) and addition of glucose (10 gL-1) after 72 h" fed-batch strategy was the one with better results: 11.92 ± 0.02 gL-1 of biomass composed by 29.28 ± 0.13 % of lipids, reaching 3.49 ± 0.01 gL-1 of total lipids after 144 h of cultivation. The lipids produced in this strategy were characterized by ¹H NMR and GC/MS, where the composition of oleic acid (66.92 %) and palmitic acid (24.62 %) was determined, among others, in smaller fractions. These results showed the potential when soybean hulls hydrolysate was used as a source of carbon and nutrients for lipid biosynthesis by R. mucilaginosa CCT 7688.
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Biossíntese de lipídios por Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 a partir de hidrolisado de cascas de soja
(2019) Rocha, Keslei Rosendo da; Burkert, Carlos André Veiga
Lipídios são moléculas orgânicas que fazem parte da constituição dos seres vivos e da sua alimentação, sendo geralmente obtidos através de plantas oleaginosas como a soja, por exemplo, mas também de forma alternativa através do uso de micro-organismos como as leveduras, por exemplo. As leveduras são muito estudadas devido à sua rápida taxa de crescimento, possibilidade de ampliação da escala de produção, pouco espaço industrial requerido e não estarem sujeitas às intempéries climáticas. Como forma de minimizar os custos de produção de lipídios por leveduras, resíduos industriais podem ser utilizados nos cultivos por oferecerem uma fonte de carbono alternativa e também minerais essenciais ao crescimento. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a produção de lipídios através do uso da levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 em meio de cultivo composto por hidrolisado obtido a partir de cascas de soja. Após caracterização das cascas de soja utilizadas neste estudo, determinou-se que estas eram compostas majoritariamente por celulose (39,11 %), hemicelulose (27,22 %) e lignina (14,73 %). Dentre os metais analisados, aqueles com maior concentração foram alumínio (502,01 mgkg-1), zinco (42,20 mgkg-1) e manganês (40,12 mgkg-1). Para determinar as melhores condições de hidrólise das cascas visando maior liberação de carboidratos fermentáveis, foram feitos testes avaliando a influência da granulometria das cascas (sem moer ou moídas com granulometria média 1 mm), pressão e temperatura na autoclave (0,5 atm e 111 °C, 1,1 atm e 122 °C, 1,5 atm e 127 °C) e concentração de H2SO4 (1,2 mmolg-1, 1,5 mmolg-1 e 1,8 mmolg-1) fixando-se a razão sólidolíquido em 1:8,8 e o tempo total de reação em 60 min. As melhores condições determinadas para a hidrólise foram: 1,1 atm, 122 °C, H2SO4 1,8 mmol g-1 e cascas com granulometria 1 mm. Nestas condições foram produzidos 18,10 gL-1 de açúcares redutores. Nos testes preliminares usando o hidrolisado obtido a partir das melhores condições estudadas, foram produzidos 9,11 ± 0,01 gL-1 de biomassa composta por 5,30 ± 0,68 % de lipídios, alcançando assim 0,48 ± 0,06 gL-1 de lipídios totais após 240 h de cultivo. Foram feitos cultivos em um meio que simulou as concentrações dos carboidratos presentes no hidrolisado de cascas de soja, onde foram produzidos 6,93 ± 0,02 gL-1 de biomassa composta por 11,49 ± 0,17 % de lipídios, alcançando assim 0,79 ± 0,01 gL-1 de lipídios totais após 240 h de cultivo. Com o objetivo de maximizar a produção de lipídios totais, foram propostos planejamentos experimentais do tipo DCC 2³ onde a razão C/N, a concentração de MgSO4 . 7 H2O e pH inicial foram os fatores estudados utilizando como fontes de carbono xilose, arabinose, glicose e o hidrolisado concentrado. Para este último, sob razão C/N 80, concentração MgSO4 7 H2O 1,5 gL-1 e pH inicial 3,5 foram obtidos os melhores resultados: 7,26 gL-1 de biomassa composta por 19,41 % de lipídios, produzindo assim 1,41 gL-1 de lipídios totais após 240 h de cultivo. Estes valores representaram um aumento de 66 % em relação aos primeiros testes com o hidrolisado e 44 % em relação à mistura que simulou a concentração dos carboidratos no hidrolisado. Foram avaliadas ainda diferentes estratégias de cultivo buscando aumentar a produção de lipídios, sendo a batelada alimentada com hidrolisado (20 gL-1 ) e glicose (10 gL-1 alimentada após 72 h de cultivo) a estratégia com melhores resultados, onde foram produzidos 11,92 ± 0,02 gL-1 de biomassa composta por 29,28 ± 0,13 % de lipídios, alcançando assim 3,49 ± 0,01 gL-1 de lipídios totais após 144 h de cultivo. Os lipídios produzidos nesta estratégia foram caracterizados por RMN ¹H e CG/MS, onde determinou-se majoritária composição por ácido oleico (66,92 %) e palmítico (24,62 %), dentre outros em menores frações. Esses resultados mostraram potencialidade no uso do hidrolisado de cascas de soja como fonte de carbono e nutrientes para a biossíntese de lipídios por R. mucilaginosa CCT 7688.
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Caracterização de regimes fluidodinâmicos de leito de jorro empregando medidas de flutuação de pressão
(2015) Melo, Mônica Corrêa de; Felipe, Carlos Alberto Severo
A identificação e a distinção de regimes fluidodinâmicos típicos de leito de jorro foram realizadas através da obtenção de sinais de medidas de flutuação de pressão. As séries de tempo obtidas foram tratadas por análise no domínio do tempo, através da média e do desvio padrão das medidas de pressão, e no domínio da frequência, por Transformada Rápida de Fourier. Buscou-se caracterizar os principais regimes de contato nesse tipo de leito móvel, dando ênfase nas frequências dominantes e largura do espectro de potência. Uma coluna cilíndrica de 0,21 m de diâmetro e base cônica foi empregada no estudo, e os sólidos empregados foram partículas de vidro, polietileno (em pastilhas e pellets), poliuretano e sementes (soja e arroz com casca). A relação entre a altura do leito fixo e o diâmetro de coluna de 1:1 e 1,5:1 e as medidas de flutuação de pressão realizadas em um ponto localizado logo acima da entrada de ar foram as condições empregadas no estudo. A obtenção dos dados fluidodinâmicos foi feita utilizando transdutores de pressão ligados ao leito e a um sistema de aquisição de dados; as informações online do leito eram indicadas na rotina desenvolvida no software LabVIEW versão 8.5. Os parâmetros fluidodinâmicos foram obtidos pela curva de queda de pressão do leito por velocidade do ar, que de forma geral apresentaram comportamento típico para todos os sólidos. Por meio da análise espectral, para todos os sólidos estudados, foi possível identificar e distiguir os principais regimes fluidodinâmicos em leito de jorro: leito fixo, jorro interno e jorro estável, esse último confirmado por observações visuais. Além desses, para vidro, polietileno em pellets, poliuretano, soja e arroz foi possível a caracterização do regime de jorro instável, também observados visualmente pelas instabilidades no leito devido à pulsação da fonte.
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Catalisadores de cobre suportados em zeólitas ZSM-5: síntese, caracterização e aplicação nas reações de conversão do glicerol
(2020) Vargas, Billy Joy; Mortola, Vanessa Bongalhardo
O glicerol é o principal subproduto da reação de transesterificação para produção de biodiesel. Nesse sentido, vários processos catalíticos têm sido estudados, visando a transformação deste subproduto a produtos químicos de maior valor agregado. A reação de desidratação catalítica do glicerol pode gerar produtos de alto valor industrial, como a acroleína e o álcool alílico. Portanto, há um grande interesse em aprofundar os aspectos relacionados à seletividade da reação de desidratação, com o uso de promotores catalíticos impregnados na zeólita ZSM-5. Desta forma, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de sintetizar zeólitas do tipo ZSM- 5, de razões Si/Al = 25 e 100, com a presença de 25% em massa de cobre impregnado ao material; e analisar as possíveis modificações na distribuição dos produtos da reação de desidratação do glicerol, causadas pela introdução do metal. A formação das zeólitas foi confirmada pelas técnicas de DRX e FTIR. Por meio do Refinamento de Rietveld, foi observada a disposição do cobre em regiões próximas às paredes dos canais da zeólita, sem causar grandes modificações na estrutura do suporte. Os catalisadores sintetizados apresentaram estrutura essencialmente microporosa, como observado por meio da fisissorção de N2. De acordo com os resultados de TG, a amostra de HZSM-5 (25) apresentou a maior hidrofilicidade, o que pode ser relacionado à maior presença de alumínio no material. As análises termogravimétricas dos catalisadores pós-reação não indicaram formação significativa de coque. A baixa temperatura de redução, observada para os catalisadores de CuZSM-5 por meio de TPR, foi um indicativo de pouca interação do metal com o suporte, resultando na formação de aglomerados do metal durante os testes catalíticos, o que foi verificado pelas análises de DRX pós-reação. Os resultados de TPD/NH3 indicaram a predominância de sítios ácidos de força forte para os catalisadores de HZSM-5 e forças fraca e intermediária para os de CuZSM-5. Por meio dos testes catalíticos, realizados a 250 °C e pressão ambiente, foi observada uma melhoria na estabilidade catalítica da reação, em comparação com trabalhos anteriores realizados pelo grupo de pesquisa, devido à menor temperatura utilizada. A distribuição dos produtos da reação foi modificada significativamente pela impregnação de cobre na ZSM-5, com o aumento da seletividade a álcool alílico. Ao final de 6 horas de reação, a amostra de CuZSM-5 (25) foi a que apresentou os melhores resultados, com uma conversão de glicerol em 93,5% e seletividade à alcool alílico de 55%.
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Célula combustível microbiológica para geração de energia e produção de biocompostos
(2019) Costa, Liziane Nunes; Ogrodowski, Christiane Saraiva Ogrodowski
Em busca do desenvolvimento de uma inovação para a produção de energia elétrica que, além de minimizar e substituir os combustíveis fósseis, reduza o impacto ambiental, surgiram as células de combustível microbiológicas (CCMs), uma tecnologia promissora que une a geração de eletricidade com o tratamento de efluentes. As CCMs podem converter diretamente energia química em eletricidade pelo uso de bactérias exoeletrogênicas, microorganismos estes que degradam substâncias oxidáveis produzindo metabólitos e elétrons. As células podem usar diferentes substratos orgânicos complexos, incluindo águas residuais domésticas, industriais e agrícolas; assim, considerando que o sedimento marinho possui uma alta carga de nutrientes, micro-organismos e matéria orgânica, e uma grande quantidade deste é retirada e descartada a cada processo de dragagem de grandes portos, utilizar o sedimento do Porto do Rio Grande como matéria-prima para inocular uma CCM torna-se vantajoso. O sedimento possui alta carga de matéria orgânica extracelular e as substâncias poliméricas extracelulares são seus principais constituintes, compreendendo uma mistura de polímeros de alto peso molecular. Este trabalho tem o objetivo de produzir energia elétrica e estudar o processo de obtenção, separação e caracterização de biocompostos obtidos a partir de célula combustível microbiológica de câmara dupla inoculada com o sedimento da dragagem do Porto de Rio Grande. Na primeira etapa deste trabalho, realizou-se a construção de uma CCM de 2 L de volume utilizando o ferrocianeto de potássio 50 mM como aceptor de elétrons. Operando esta célula com uma resistência externa de 1 k obtiveram-se resultados de diferença de potencial elétrico máximo de 0,71 V e densidade de corrente elétrica máxima de 61,74 mA/m². Posteriormente, realizou-se uma curva de polarização para determinar a potência máxima atingida no sistema e sua resistência interna. Com a curva de polarização, verificou-se que ela atingiu densidade de potência máxima de 128,44 mW/m² com a resistência externa de 150 e resistência interna de 60 . Para dar continuidade ao trabalho, reduziu-se a resistência externa aplicada de 1 k para 150 e seguiu-se operando o reator para as demais etapas. Nesta condição, a CCM atingiu ddp de 0,60 V e 50 mA/m². Com a CCM estabilizada, realizou-se a obtenção, separação e caracterização do biocomposto produzido no compartimento anódico. Para separação do biocomposto utilizou-se uma metodologia de precipitação com álcool etílico utilizando a centrifugação para a separação do biocomposto do sobrenadante. Nesta etapa do trabalho estudou-se as melhores condições de separação avaliando o efeito das variáveis concentração de álcool etílico, pH e temperatura de extração na concentração de carbono total do biocomposto, como melhores condições de separação obtiveram-se a concentração de álcool etílico 100%, o pH em 10 e a temperatura de 4°C. Para a caracterização do biocomposto obtido com as melhores condições de separação realizaram-se as análises de carbono total, reológica, morfológica e elementar. O biocomposto apresentou em sua composição 26% de carbono. Na análise reológica demonstrou menor viscosidade com a temperatura de 40°C e apresentou um comportamento de um fluido nãonewtoniano. Como característica morfológica apresentou forma rígida e não uniforme. E em sua composição elementar, o componente majoritário em sua composição foi o oxigênio com 43,23%. A CCM é uma alternativa para a produção de energia elétrica, visto que apresentou resultados de ddp satisfatórios considerando a utilização de um resíduo disponível no meio ambiente para a sua produção. Além disso, paralelamente a produção de eletricidade ela está gerando um bioproduto de possa ter valor agregado.
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CONSTRUÇÃO E OPERAÇÃO DO REATOR PARA FOTODEGRADAÇÃO DE COMPOSTOS FENÓLICOS PRESENTES EM EFLUENTE PETROQUÍMICO
(2019) Michaelsen, Andressa; OGRODOWSKI, CHRISTIANE SARAIVA
Os processos industriais geram grandes quantidades de águas residuais com complexidade cada vez maior. Para que estas sejam lançadas no meio ambiente, necessitam da remoção de compostos que possam ser contaminantes ao meio em que são dispostos. No processamento do petróleo, por exemplo, uma gama de componentes de difícil degradação é gerada. Entre estes, os fenóis vêm despertando interesse na comunidade científica por serem classificados como poluentes orgânicos prioritários por sua toxicidade ao homem e a biota. Devido a necessidade de degradar e determinar compostos fenólicos, o presente trabalho tem por objetivos construir e operar um fotorreator; empregar a fotodegradação na redução e/ou mineralização completa de compostos fenólicos; coletar areia com potencial presença de partículas catalisadoras do município de São José do Norte, separar, caracterizar suas frações e identificar os elementos presentes; utilizar a fração de maior concentração de catalisador natural e avaliar a degradação dos compostos fenólicos com e sem o seu uso. Para a execução do trabalho, o fotorreator foi projetado e construído em aço inox, na forma cilíndrica, com capacidade volumétrica útil de 0,8 L - capacidade 60% maior do que estudos encontrados na literatura para fotodegradação. O reator é composto por sistema de resfriamento através da circulação de água e sistema elétrico contendo lâmpada germicida UVC de 95 W encamisada com tubo de quartzo, como fonte de radiação. Os experimentos foram conduzidos segundo planejamento fatorial 23 com triplicata do ponto central e os resultados analisados estatisticamente para definição das variáveis de operação do reator. As condições operacionais para reação de degradação de fenol de 89,2% (±0,7) do efluente bruto em reator de 0,8 L em 30 min foram de pH 7, 4 g de areia com fração de 24% de titânio (Ti) e 22 mg L-1 de peróxido de hidrogênio (H2O2). A degradação de fenol foi de 89,4% (±0,9) para 44 mg L-1 de H2O2 sem uso da areia (sem catalisador). O uso do catalisador diminui o volume de H2O2 pela metade.
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Desenvolvimento de biosensor de matéria orgânica com célula combustível microbiológica de câmara única à base de resíduo de pilha
(2019) Guerreiro, Pablo Eduardo Godinho; Santana, Fabricio Butierres
Células combustíveis microbiológicas (CCMs) são dispositivos capazes de converter biologicamente energia química em elétrica. Nas CCMs as bactérias exoeletrogênicas, presentes no ânodo, oxidam matéria orgânica e liberam elétrons extracelularmente que devido à diferença de potencial, migram para o cátodo no qual há um agente oxidante. Uma das aplicações de CCMs é seu uso como biosensores de matéria orgânica, obtendo resultados mais rápidos quando comparado ao método padrão para determinação de compostos biodegradáveis, DBO5, o qual necessita de período de incubação de 5 dias e apresenta falhas de reprodutibilidade. Em CCMs do tipo ar-cátodo o agente oxidante é o oxigênio e, por isso, para aumentar a eficiência do sistema diversos materiais vêm sendo estudados para catalisar a reações de redução do O2, sendo o óxido de manganês (MnOx) um deles. O objetivo deste trabalho foi estudar o uso de eletrodo catódico contendo resíduo de pilha em células combustíveis microbiológicas do tipo ar-cátodo e relacionar a concentração de matéria orgânica de efluente sintético com Coulombs transferidos. Na primeira etapa desse trabalho, foi estudado o uso eletrodos com carvão ativado, polivinilideno co-hexafluorpropileno e diferentes proporções de resíduo de pilha - sem resíduo, 7% (m/m) e 14% (m/m) - e comparados com uma CCM de câmara dupla utilizando ferrocianeto de potássio como agente oxidante. As CCMs ar-cátodo quando operadas com resistência externa (Rext) de 1000 e 1,0 g/L de acetato de sódio obtiveram densidade de potência acima entre 26,41 e 34,26 mW/m², mais de 35% superior à CCM operada com ferrocianeto (19,56 mW/m²). A operação das CCMs em Rext de 560 e concentração de acetato de sódio máxima de 0,20 g/L foi favorável para as CCM arcátodo e de câmara dupla, sendo obtidas densidade de corrente 33% superiores para as CCMs ar-cátodo em comparação à operação em 1000 e 3,1 vezes superior para CCM de câmara dupla comparada a sua operação em 1000 . Foi realizado um estudo de aumento da área do ânodo pela adição de pellets de grafite, porém essa modificação resultou na diminuição de ddp gerada. Já na segunda etapa desse trabalho, CCMs ar-cátodo, em triplicata, com eletrodos catódicos sem resíduo de pilha e com 14% (m/m) de resíduo, foram alimentadas com 0,25; 0,50; 1,00; 2,50 e 5,00 g/L de acetato de sódio em Rext de 1000, 560, 100, 47 e 10 e analisados o coeficiente de determinação e o tempo de resposta dos biosensores. Em todas condições de resistências externas foram obtidos coeficientes de determinação acima (R²) de 0,92 para ambos grupos de CCMs. O tempo de resposta diminuiu com a redução da resistência, sendo obtidos em Rext de 47 respostas em 16,8 h com e R² de 0,99, e em Rext de 10 respostas em 7,7 h com e R² acima de 0,95. As CCMs sem resíduo de pilha apresentaram tempo de resposta mais curtos, porém com menor R². O resíduo de pilha no eletrodo catódico de CCM é uma alternativa para reutilização deste resíduo sem que sejam realizados tratamento e purificação do mesmo. As CCMs apresentaram resultados promissores como biosensor de matéria orgânica, sendo obtidos resultados em no máximo 20% do tempo requerido pelo método DBO5.
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Desenvolvimento de processo hidrotérmico e enzimático para a obtenção de açúcares redutores a partir da palha de arroz - BRS AG
(2018) Miranda Neto, Miral; Augusto-Ruiz, Walter
Combustíveis renováveis, como no caso do etanol celulósico, podem ser obtidos a partir de diversas fontes de biomassa, tais como bagaços, talos, espigas, palhas, cascas e outros resíduos de produção agrícola e florestal. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver processo de tratamento hidrotérmico e enzimático para obtenção de açúcares redutores a partir da "palha de arroz" da cultivar BRS AG. A palha foi, portanto, caracterizada em sua composição proximal e teores de celulose, hemicelulose e lignina e exame por MEV revelaram a estrutura antes e depois do pré-tratamento hidrotérmico. Com o objetivo de encontrar a condição de hidrólise enzimática que fornecesse maior concentração de açúcares redutores (AR), fez-se um planejamento fatorial com diferentes faixas de operação da hidrólise enzimática, aplicando um fatorial 23 com 4 repetições no ponto central e todos tratamentos em duplicata. De modo a se avaliar qual a variável exerceu maior influência sobre o sistema, pôde-se observar que o tempo de reação teve um efeito mais pronunciado, sendo que nas reações que ocorreram em 24 horas o rendimento em AR foi de, em média, 1,7 g.L-1, enquanto que reações de 72 horas o rendimento dobrou, ou seja, 3,4 g.L-1. Pôde-se observar que a influência do tempo de reação no rendimento de AR foi maior quando comparado com os demais fatores em estudo. Para a melhor condição de hidrólise enzimática foi feita a fermentação do hidrolisado. Foi possível constatar presença de etanol a partir da fermentação dos hidrolisados de palha de arroz.
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Determinação da cinética de degradação térmica das antocianinas de espécies disponíveis na região sul e avaliação da capacidade antioxidante pré e pós-processo
(2015) Peron, Deizi Vanessa; Antelo, Francine Silva
As antocianinas são corantes encontrados em vegetais, responsáveis pela coloração de folhas, flores e frutos. O interesse envolvendo os estudos cinéticos das frutas da Vitis Vinífera L. Brasil (Uva Brasil) e da Euterpe edulis martius (Juçara), é devido às perspectivas de uso desses pigmentos como corantes com aplicação nos mais variados segmentos das indústrias, como alimentício, cosméticos e farmacêuticos. O presente trabalho teve como objetivo determinar a cinética de degradação térmica das antocianinas extraídas de Euterpe edulis martius e Vitis vinífera L. Brasil no intervalo de temperaturas de 50 a 90°C, definindo as funções termodinâmicas envolvidas em cada processo, assim como avaliar a capacidade antioxidante de cada espécie antes do processamento térmico e após a meia-vida. Um modelo de primeira ordem foi aplicado à degradação das antocianinas de ambas as espécies entre 50 e 90ºC. Com o incremento da temperatura de degradação térmica das antocianinas, houve um aumento na constante de degradação térmica e consequentemente uma redução da meia-vida, com valores de kd e t1/2 para Vitis vinífera L. Brasil de 0,205 s-1 e 94,11 h, respectivamente, para a temperatura mínima estudada de 50ºC e de 9,087 s-1 e 2,12 h nessa ordem, para a temperatura máxima, 90ºC. Já, para Euterpe edulis martius, os valores de kd e t1/2 foram de 0,047 s -1 e 412,63 h respectivamente, para a temperatura mínima estudada de 50ºC e de 2,140 s -1 e 8,99 h nessa ordem, para a temperatura máxima estudada de 90ºC. Ainda, observou-se que a degradação térmica das antocianinas da Vitis vinífera L. Brasil ocorre mais rapidamente quando comparada ao processo degradativo das antocianinas de Euterpe edulis martius e, consequentemente, as meias-vidas foram menores para a Vitis vinífera L. Brasil. As energias de ativação para os processamentos térmicos foram de 92,23 kJ/mol para as antocianinas de Vitis vinífera L. Brasil e para as antocianinas de Euterpe edulis martius de 93,62 kJ/mol. Termodinamicamente, a variação da entalpia entre 50 e 90ºC permitiu verificar que a reação de degradação das antocianinas de ambas as espécies foi endotérmica, assim como não espontânea, de acordo com a variação da energia livre de Gibbs positiva obtida. A variação negativa da entropia evidenciou que o estado de transição das moléculas de antocianinas é mais organizado estruturalmente. A atividade antioxidante das duas frutas foi comprovada a partir dos métodos DPPH, que atingiu uma concentração de 45,81 e 88,00 µg/mL, ABTS de 480,32 e 64,53 µM Trolox/g de fruta fresca, FRAP de 378,57 e 233,39 µM FeSO4/g de polpa de fruta e da metodologia de Fenólicos Totais, atingindo de 2,79 e 29,00 mg ac. galico /g de polpa de fruta, para Vitis vinífera L. Brasil e Euterpe edulis martius, nessa ordem. Após a meia-vida para os extratos submetidos a tratamento térmico à 90ºC, houve uma redução na capacidade antioxidante de 15,06 e 26,05% para a metodologia DPPH, 14,31 e 21,43% para o ABTS, 8,21 e 4,17% para o FRAP e 11,38 e 3,86% para a metodologia de Fenólicos Totais, para a Vitis vinífera L. Brasil e Euterpe edulis martius, respectivamente, mantendo ainda um relevante potencial antioxidante.
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Determinação das condições de hidrólise enzimática e rendimento de etanol da fração amilácea de cultivares de arroz
(2015) Farias, Sabrina Peres; Ruiz, Walter Augusto
O bioetanol é uma alternativa para a solução de problemas ambientais e a escassez de combustíveis. Esse pode ser obtido a partir de diversas biomassas amilacéas. Cultivares de arroz são matérias primas promissoras para produção de etanol amilacéo, pois seus grãos possuem alto teor de amido. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi otimizar condições de hidrólise enzimática e rendimento de etanol da biomassa amilácea das cultivares de arroz Puitá Inta CL e BRS AG. Puitá Inta CL é uma cultivar cultivada comercialmente e a BRS AG é uma cultivar com alta produtividade de grãos indicada para alimentação animal ou produção de combustível. Adotou-se a estratégia de planejamento sequencial com o objetivo de encontrar a condição de hidrólise enzimática que fornecesse maior concentração de açúcares redutores (AR). A fermentação foi realizada utilizando Saccharomyces cerevisiae comercial. Para ambas as cultivares estudadas foi possível obter as mesmas condições operacionais para hidrólise enzimática. As cultivares apresentaram comportamento similares quando fermentadas apresentando concentração final de etanol de 84,1 g.L-1 e 84,9 g.L-1 para Puitá Inta CL e BRS AG, respectivamente. Assim conclui-se que as mesmas apresentam mesmo desempenho quando submetidas ao processo de produção de etanol por via enzimática.