EQA - Escola de Química e Alimentos
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- 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.
- ItemOptimization of deacetylation in the production of chitosan from shrimp waste: use of response surface methodology(Elsevier, 2007) Weska, Raquel; Moura, Jaqueline Motta de; Batista, Lucia de Moraes; Rizzi, Jaques; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaThe use of chitosan in diverse areas is directly related to the polymer’s molecular weight and degree of deacetylation, which depends on the conditions of chitin deacetylation. The aim of the present study consisted of optimization of the deacetylation stage in the production of chitosan, using the response surface methodology for the polymer’s molecular weight. Chitin was obtained from shrimp wastes and the study of deacetylation made through a factorial experimental design, where temperature and time were varied. The estimate of chitosan’s intrinsic viscosity was made by linear regression with the values of reduced viscosity and concentration, using Huggins equation for polymers. The viscosity average molecular weight of chitosan was calculated for each experiment by the equation by Mark–Houwink–Sakurada that relates the intrinsic viscosity to the polymer’s molecular weight. The optimum condition for the deacetylation reaction for molecular weight was observed at a temperature of 130 °C and in 90 min, and corresponded to a molecular weight of chitosan of about 150 kDa, and a deacetylation degree of 90%.
- ItemDiffusive model with variable effective diffusivity considering shrinkage in thin layer drying of chitosan(Elsevier, 2007) Batista, Lucia de Moraes; Rosa, Cezar Augusto da; Pinto, Luiz Antonio de AlmeidaIn the thin layer drying of chitosan, a diffusive model considering the material volume change was used, due to the occurrence of shrinkage during the operation. The samples were placed in a rectangular tray with 4 mm of thickness, and inserted in the discontinuous dryer, with parallel air flow at 60 °C of temperature and air speed of 1.5 m/s. The sample shrinkage occurred in the thickness, and the linear shrinkage coefficient was constant. In the model, variable moisture effective diffusivity and equilibrium conditions at the material surface were considered. The dimensionless second order non linear partial differential equation, resulting from the model, was solved numerically by the finite differences technique. A good agreement between the numerical data of the average moisture content, obtained by the model, and the experimental data was observed.
- 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.