EQA – PPG - Programas de Pós-Graduação
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Resultados da Pesquisa
- ItemSecagem de quitosana obtida a partir de resíduos de camarão: análise da cinética de secagem considerando encolhimento(2004) Batista, Lucia de Moraes; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA quitosana é obtida através da desacetilação da quitina, que é encontrada nos exoesqueletos de crustáceos, fungos e materiais biológicos. Os resíduos do processamento do camarão, que na maioria das vezes não tem utilidade, possuem de 5 a 8% de quitina. O processo para obtenção de quitina e quitosana apresenta as seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim a quitina úmida. Após ser seca, passa por uma desacetilação para a conversão em quitosana úmida, que é então seca. A purificação da quitosana segue as etapas de dissolução, filtração, precipitação, neutralização, centrifugação e secagem para o armazenamento do produto final. Na secagem de alimentos, os resultados experimentais são usualmente tratados considerando que o processo é controlado pela difusão interna, em um sólido pseudo-homogêneo de dimensões constantes. Entretanto, muitos alimentos que apresentam altos teores de umidade iniciais sofrem variação de volume durante a secagem. Como o encolhimento ocorre simultaneamente com a difusão de umidade no sólido, este deve influenciar a taxa de remoção de umidade. Para analisar a secagem destes materiais, o encolhimento deve ser considerado na modelagem do processo. As propriedades físicas e de transporte também são importantes para a formulação e resolução de modelos físicomatemáticos da operação de secagem. O objetivo geral do presente trabalho foi analisar a cinética de secagem em camada delgada de quitosana e quitosana purificada obtida de rejeitos e resíduos gerados de processamento de camarão, através das curvas experimentais de secagem e sua modelagem, considerando o encolhimento durante a operação. Este estudo foi realizado através da seguinte metodologia: caracterização da secagem em camada delgada, utilizando as curvas características experimentais; determinação dos parâmetros físicos e de transporte durante a operação; modelagem físico-matemática da operação de secagem, considerando o encolhimento. Para estabelecer as melhores condições da secagem da quitosana purificada foi utilizada a metodologia da superfície de resposta, analisando como respostas a constante de secagem. O mecanismo de migração de umidade, para quitosana pôde ser explicado por difusão de água líquida devido à boa concordância da solução do modelo difusivo com os dados experimentais. A melhor condição de secagem em camada delgada de quitosana purificada foi na temperatura do ar de 60°C, utilizando velocidade do ar de 1,5m/ s e com espessura das amostras de 3mm. Os dados experimentais da quitosana purificada foram melhor explicados pela solução do modelo difusivo considerando o encolhimento, por ocorrer acentuada variação da espessura durante a operação de secagem deste material.
- ItemProdução de quitosana a partir de resíduos de camarão: análise do processo e da operação de secagem(2009) Batista, Lucia de Moraes; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaA quitina é encontrada principalmente nos exoesqueletos de crustáceos, insetos e na parede celular de fungos. O biopolímero quitosana é obtido através da hidrólise alcalina da quitina. A despolimerização da quitosana é realizada para se obter um produto com valores baixos de massa molecular. O uso da quitosana em diversas áreas é diretamente relacionada com a massa molecular e o grau de desacetilação do polímero. Os objetivos deste trabalho foram o estudo da cinética de secagem de quitina em camada delgada utilizando um modelo difusivo, considerando a resistência externa à transferência de massa; a determinação do comportamento da massa molecular média viscosimétrica da quitosana, durante a secagem convectiva, em camada delgada; a otimização das etapas de desacetilação e despolimerização da quitosana. A quitina foi obtida de resíduos de camarão. Os experimentos da secagem de quitina e da quitosana foram em secador de bandejas, a 60°C, sendo que para a quitina foram utilizadas duas velocidades do ar de 0,5 e 1,5 m/s. A estimativa da viscosidade intrínseca foi através da equação de Huggins e a massa molecular da quitosana foi calculada pela equação de Mark-Houwink-Sakurada. As otimizações da reação de desacetilação e despolimerização foram realizadas utilizando a metodologia da superfície de resposta. Para a reação de desacetilação foram variados o tempo e a temperatura. Para a reação de despolimerização foram analisados a concentração de ácido clorídrico, a temperatura e o tempo de reação. O modelo difusivo com difusividade efetiva variável, utilizado para analisar a secagem de quitina, apresentou concordância com os dados experimentais, onde foi observado o efeito da resistência externa à transferência de massa, quando utilizada a menor velocidade do ar. A condição ótima da reação de desacetilação para massa molecular foi observada na temperatura de 130°C em 90 min, e correspondeu a massa molecular de 150 kDa e um grau de desacetilação de 90%. A operação de secagem da quitosana causou um aumento na massa molecular média viscosimétrica de 27% e este aumento foi linear com o tempo e a umidade do polímero, apresentando duas regiões. As condições da reação de despolimerização para alcançar 50 kDa foram à temperatura de reação de 65°C, concentração de ácido clorídrico de 35% v/v. Nestas condições a cinética de despolimerização foi de pseudo-primeira ordem, apresentando duas fases.
- ItemUtilização de quitosana obtida de resíduos de camarão para avaliar a capacidade de adsorção de íons Fe3+(2009) Hennig, Elisa Lotici; Pinto, Antonio de Almeida; Milani, Márcio RaimundoA quitosana é produzida através de uma desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em exoesqueleto de crustáceos, parede celular de fungos e materiais biológicos. Calcula-se que os resíduos de camarão apresentam de 5 a 7% do seu peso total na forma de quitina, sugerindo que estes sejam utilizados para obtenção do biopolímero. Os processos para obtenção destes biopolímeros consiste nas seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim, a quitina úmida. Após seca, passa por uma desacetilação química para a conversão em quitosana úmida, sendo purificada e posteriormente seca. A quitosana, por apresentar grupamentos amino livres em sua estrutura, é uma molécula capaz de formar complexos estáveis com cátions metálicos. O objetivo geral deste trabalho foi obter quitina a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) com posterior produção de quitosana, e avaliar sua capacidade de complexação com íons Fe3+, em solução. A quitosana produzida foi caracterizada através do grau de desacetiliação e da massa molecular viscosimétrica, Para caracterização estrutural das amostras de quitosana, utilizaram-se espectrometria de infravermelho e espectrofotometria UV-Visível, bem como para o complexo formado de quitosana e ferro. Para analisar a eficiência da remoção deste íon, foram feitas análises em espectrometria de absorção atômica em chama e em espectrofotometria UV-Visível. Uma análise estatística foi realizada para avaliar a percentagem de remoção do íon ferro das soluções, sendo utilizado um planejamento fatorial em dois níveis, tendo como variáveis independentes o pH do meio, a quantidade de quitosana adicionada, a granulometria da mesma e o tempo de reação. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 87±2% e massa molecular viscosimétrica de 196±4kDa, sendo esses valores, comparáveis à quitosana disponível comercialmente. Na melhor região de trabalho definida pela análise estatística, obteve-se uma remoção máxima de 85 % do íon ferro das soluções.
- ItemProdução de quitosana a partir de resíduo de camarão e aplicação como adsorvente do corante alimentício FD&C vermelho n° 40(2009) Piccin, Jeferson Steffanello; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaUma preocupação das indústrias de alimentos atualmente, diz respeito à geração de resíduos provenientes do processamento das matérias-primas. Estudos têm sido realizados no sentido de encontrar um destino adequado para os resíduos gerados pelas indústrias, de modo que as agressões ao meio ambiente sejam cada vez mais reduzidas. Neste contexto, a utilização de quitina, substância encontrada nos exoesqueletos de insetos, carapaças de crustáceos e parede celular de fungos, para a produção de quitosana vem sendo estudada há vários anos. O objetivo do presente trabalho consistiu no estudo do processo de obtenção da quitosana a partir de resíduos de camarão e sua aplicação como adsorvente do corante alimentício FD&C Vermelho n° 40, através da construção das isotermas de equilíbrio, cinética de adsorção, determinação dos parâmetros termodinâmicos, verificação da natureza e dos mecanismos do processo de adsorção. As análises de erro demonstraram que o modelo de isoterma de Langmuir foi mais apropriado para descrever os dados experimentais, sendo que a máxima adsorção na monocamada observada quando o pH de equilíbrio foi de 6,6, temperatura 35°C, tamanho de partícula de 0,10±0,02 mm, e grau de desacetilação 84±3% foi de 529 mg g-1. Valores negativos da entalpia (-112,7 kJ mol-1), entropia (-0,338 kJ mol-1 K-1) e Energia livre de Gibbs (-15,6 a 1,0 kJ mol-1) demonstraram que o processo de adsorção é exotérmico, espontâneo, favorável, e que a desordem do sistema diminui durante o processo de adsorção. O modelo cinético de Elovich e modelo de pseudo-segunda ordem foram os mais adequados para descrever as cinéticas de adsorção, sendo que a difusão no interior da partícula, na maioria dos casos, é o mecanismo que controla o processo de adsorção. Em condições ácidas (pH = 5,7) mais de 90% da capacidade de adsorção foi atingida em menos de 20 min. Nestas condições foi observado que a natureza do processo de adsorção é química, devido às interações entre os grupamentos aminas protonados da quitosana e o grupo sulfonado do corante. Estes resultados demonstraram que a quitosana é um promissor adsorvente de corantes alimentícios, em especial o corante alimentício FD&C Vermelho n° 40.