Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos
Programa de Pós-graduação em Química Tecnológica Ambiental Laboratório de Operações Unitárias
Tatiane V. Rêgo
Engenheira da Alimentos
ESTUDO DA ADSORÇÃO DE EFLUENTES COLORIDOS ORIUNDOS DAS INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS UTILIZANDO
FILMES DE QUITOSANA
Fevereiro, 2014 1
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Introdução
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Figura 1: Produtos alimentícios Fonte: www.redebrasilatual.com.br
Indústrias de alimentos
Corantes
Melhorar os produtos
Pesquisas Uso de
corantes Problemas
Saúde
Ambiental
Corantes sintéticos e pigmentos No mundo 10000 tipos
MITTAL et al., (2007)
Introdução
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Segundo ANVISA (1978)
11 Corantes permitidos
Classe azo MOUTINHO et al.,
(2007)
Prejudiciais = reduzem a aminas aromáticas
Saúde
Asma
Hiperatividade em crianças
Eczema
Introdução
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Ambiente Baixas taxas de Fixação
Geração de efluentes
Alta toxidade
Afeta processos simbióticos
Reduz a capacidade de reoxigenação
Reduz a atividade fotossintética
Figura 2: Leitos contaminados com efluente Fonte: www.o3r.com.br
azo-estrutura
Introdução
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Métodos atuais (MEZOHEGYI et al., 2012)
Filtração Coagulação/
floculação
Membrana
Adsorção Menor custo
benefício
CRINI e BADOT, (2008)
Escolha do adsorvente
Baixo custo Disponibilidade Eficiência em
ampla faixa de corantes Alta capacidade e taxa
de adsorção
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(PICCIN et al., 2009)
O emprego de resíduos industriais no tratamento de efluentes líquidos, principalmente como materiais
adsorventes alternativos, é muito vantajoso, pois além de remover contaminantes de efluentes, reduz o impacto ambiental causado pela disposição do próprio resíduo.
Reaproveitamento de resíduos sólidos industriais
Interessante Legislação vigente é cada vez mais rigorosas e atuantes quanto a disposição final desses resíduos
Introdução
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Quitosana β-(1-4)-D-glucosamina
Desacetilação da quitina
Carapaça de crustáceos
Exoesqueleto de insetos
Alguns fungos
WIBOWO et al., 2007
Potencial adsorvente para o tratamento de efluentes
Minimiza os impactos ambientais
Resíduos de camarão
Introdução
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Alguns materiais a base de quitosana
Membranas Nano e micro partículas
Esponjas
Fibras Filmes
Vantagens (DOTTO et al., 2013)
Facilidade na separação de fases
Efluente real Atuais os estudos Um corante
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Objetivo
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O objetivo do presente trabalho será aplicar o filme de quitosana em um efluente real de uma indústria de alimentos que é composto pela mistura de vários corantes alimentícios realizando a otimização da adsorção bem como analisando os mecanismos que envolvem o processo de adsorção.
12
Metodologia
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Figura 3: Camarão Penaeus brasiliensis Fonte: www.institutobotocinza.org
Indústrias pesqueiras
Obtenção quitina e quitosana
WESKA et al., (2007).
Quitosana seca DOTTO et al., (2011).
Metodologia
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1,5 g quitosana em base seca
Homogeneização
Armazenamento
Secagem
50 mL de Ácido acético 0,1M.
Agitação moderada por 24 h.
Estufa a 40°C por 48 h.
Sacos de polietileno em dessecador por 24 h.
Filtração Filtração e colocação na placa de Petri.
Elaboração do filme
Figura 4: Processo de elaboração do filme de quitosana (MOURA et al., 2011).
Técnica “Casting”
Metodologia
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Análises
Quitosana
ZHANG e NEAU (2001) Massa molar
JIANG et al., (2003) Grau de
desacetilação
AOAC, (1995) Umidade, cinzas e
proteína
Metodologia
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Análises
Filme:
RÊGO et al., (2013)
Energia dispersiva de raios X (EDX) Composição elementar
Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Análise de cor Infravermelho com Transformada de Fourier (FT/IR),
Propriedades mecânicas (Resistencia a tração e tensão de ruptura)
ASTM, (2001)
Espessura e alongamento
FAJARDO et al., (2012)
Metodologia
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Amarelo tartrazina, Amarelo crepúsculo,
Vermelho 40, Vermelho ponceaus, Azul de indigotina,
Azul brilhante, Cochonilha, Caramelo, Urucum.
O efluente Características:
pH é variável 3,5 e 4,5
Figura 5: Logotipo da empresa Cory alimentos LTDA.
Metodologia
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Planejamento
Variáveis Níveis
-1 +1
pH 3,5 4,5
Agitação (RPM) 50 200
Tempo (min) 30 120
Concentração mg/L 100 200
Massa adsorvente mg/L 100 200
Tabela 1: Planejamento experimental 25-1.
Após com as 2 variáveis que mais influenciaram no processo será realizado um novo planejamento 32
Metodologia
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Experimentos
Alíquotas Lidos nos respectivos comprimentos
de onda em espectrofotômetro
Capacidade de Adsorção
(1)
Em triplicata de acordo com o planejamento.
% Remoção (2)
Figura 6: Agitador “Shaker”.
Metodologia
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•Análise estatística (software Statistica 7.0)
Será utilizada a metodologia de superfície de resposta para otimizar a adsorção dos corantes por filmes de quitosana em função das variáveis de estudo.
Significância estatística regressão Teste t de student
Modelo de 2° ordem Teste Fischer
Variância Coeficiente de determinação (R2)
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Cronograma
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Etapas
1ºS
2014
2ºS
2014
1ºS
2015
2ºS
2015
1ºS
2016
2ºS
2016
1ºS
2017
2ºS
2017
Cumprimento das disciplinas x x
Revisão Bibliográfica x x x x x x x x
Apresentação da proposta x
Coleta do efluente na indústria x
Produção e caracterização da quitosana
e filme x x x x x x
Realização dos experimentos x x x x x
Tratamento dos dados x x x x
Preparação de artigos e formatação da tese x x x x
Entrega da Tese x
Quadro 1: Cronograma de desenvolvimento do trabalho.
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Referências Bibliográficas
24
• ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS (AOAC). Official Methods of Analysis, 14th ed. Washington,1995.
• ASTM (2001). Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting. Designation D882. In Annual book of American standard testing methods (pp. 162-170). Philadelphia: American Society for Testing and Materials.
• BATISTA, A.C.L.; VILLANUEVA, E.R.; AMORIM, R.V.S.; TAVARES, M.T.; CAMPOS–TAKAKI, G.M. Chromium (VI) ion adsorption features of chitosan film and its chitosan/zeolite conjugate 13X film, Molecules 16 (2011) 3569–3579.
• CRINI, G., BADOT, P. M. (2008), Application of chitosan, a natural aminopolysaccharide, for dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using batch studies: A review of recent literature. Progress in Polymer Science, 33, 399-447.
• DOTTO, G. L., MOURA, J. M., CADAVAL, T. R. S., PINTO, L. A. A. (2013), Application of chitosan films for the removal of food dyes from aqueous solutions by adsorption. Chemical Engineering Journal, 214, 8-16.
• DOTTO, G. L., SOUZA, V. C., MOURA, J. M., MOURA, C. M., PINTO, L. A. A. (2011), Influence of drying techniques on the characteristics of chitosan and the quality of biopolymer films. Drying Technology, 29, 1784-1791.
• FAJARDO, A.R.; LOPES, L.C.; RUBIRA, A.F.; MUNIZ, E.C. (2012) Development and application of chitosan/poly(vinyl alcohol) films for removal and recovery of Pb (II), Chem. Eng. J. 183, 253–260.
• JIANG, X.; CHEN, L.; ZHONG, W. (2003). A new linear potentiometric titration method for the determination of deacetylation degree of chitosan. Carbohydrate Polymers, v. 54, p. 457-463.
Referências Bibliográficas
25
• MEZOHEGYI, G.; VAN DER ZEE, F. P.; FONT, J.; FORTUNY, A.; FABREGAT, A. (2012) Towards Advanced Aqueous Dye Removal Processes: A Short Review on the Versatile Role of Activated Carbon. J. Environ. Manag. 102, 148.
• MITTAL, A.; KURUP, L.; MITTAL, J. (2007). Freundlich and Langmuir adsorption isotherms and kinetics for the removal of Tartrazine from aqueous solutions using hen feathers. Journal Hazarduos Materials: v. 146, p. 243 - 248.
• MOURA, C. M., MOURA, J. M., SOARES, N. M., PINTO, L. A. A. (2011) Evaluation of molar weight and deacetylation degree of chitosan during chitin deacetylation reaction: used to produce biofilm. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 50, 351-355.
• RÊGO, T. V., CADAVAL JR., T. R. S., DOTTO, G. L., PINTO, L. A. A. (2013) Statistical optimization, interaction analysis and desorption studies for the azo dyes adsorption onto chitosan films. Journal of Colloid and Interface Science, 411, 27-33.
• RHIM, J.W.; NG, P.K.W.; (2007). Natural biopolymer-based nanocomposite films for packaging applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v.47, p. 411-433.
• VIEIRA, R.S. OLIVEIRA, M.L.M.; GUIBAL, E.; RODRÍGUEZ–CASTELLÓN, E. M.M. (2011). Beppu, copper, mercury and chromium adsorption on natural and crosslinked chitosan films: An XPS investigation of mechanism, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 374, 108–114.
• WIBOWO, A.; VELAZQUEZ, G.; SAVANT, V.; TORRES, J. A.. Effect of chitosan type on proteins and water recovery efficiency from surimi wash water treated with chitosanalginate complexes. Bioresource Technology: v. 98, n° 3, p. 539 - 545, 2007.
• ZHANG, H.; NEAU, S. H. (2001). In vitro degradation of chitosan by a commercial enzyme preparation: Effect of molecular weight and degree of deacetylation. Biomaterials. 22: 1653–1658.
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Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos
Programa de Pós-graduação em Química Tecnológica Ambiental Laboratório de Operações Unitárias
Tatiane V. Rêgo
Engenheira da Alimentos
Memorial descritivo
Fevereiro, 2014
1998 Técnica em Alimentos Conjunto Agrotécnico
Visconde da Graça
Pude aprender e desenvolver atividades relacionadas à pesquisa e a indústria
Problemas de infraestrutura
Não pude aprender aprender a preparar soluções, realizar análises de umidade, cinzas, proteínas...
2004/2006 Técnico em
Química Centro Federal de
Educação Tecnológica
Porem ainda não obtive meu diploma, pois, ainda não fiz o estágio obrigatório, logo após terminar o CEFET já ingressei na graduação.
Então no CEFET tive o aprendizado necessário para conhecer a parte prática de química.
Pude ver disciplinas na prática como: química geral, orgânica e analítica; realizar reações entre outros.
2007 Engenharia de Alimentos Universidade Federal
do Rio Grande
O CEFET e o CAVG me auxiliou em disciplinas.
Ainda em 2007 fiz um estágio remunerado na empresa Sal Sul LTDA.
Realizava o trabalho de controle de qualidade do sal produzido pela fábrica, a cada 30 min realizava análises de índice de iodo, checava o peso e a qualidade das
embalagens, preparava e padronizava soluções, entre outras.
2007 Programa de
Educação Tutorial - EA
Grupo de pesquisa da professora Drª Janaína Burkert, trabalhava na síntese
enzimática este trabalho foi desenvolvido ao longo de aproximadamente 1,5 anos.
2008 Programa de
Educação Tutorial - EA
Fui trabalhar com Bioprocessos no grupo do professor Dr. André Burkert e lá permaneci por 3 anos, realizava os
experimentos, participava de congressos apresentando trabalhos orais e pôster,
aprendi a escrever trabalhos.
Desenvolvi diversas atividades: fiz novamente estágio na Sal Sul LTDA (SDB),
realizando as mesmas atividades do meu primeiro ano de graduação.
Fui monitora do professor Dr. Carlos Prentice E também com ele realizei meu trabalho de conclusão de curso que foi elaborando uma
barra de chocolate enriquecida com farelo de arroz.
2011 Final da
Graduação
Orientador o professor Dr. Luís Pinto - Trabalhei na elaboração de filmes a base de quitosana para adsorção de corantes alimentícios.
No laboratório de Operações pude conviver com alunos de diversos cursos como: bacharelado em Química, graduações em Engenharia de Alimentos, Química,
Bioquímica, alunos de mestrado e doutorado dos Programas da Química Tecnológica Ambiental e Engenharia e Ciência de alimentos.
Nesses 2 anos de mestrado aprender muito, publiquei um artigo em uma boa revista, enviei resumos, resumos expandidos, trabalhos completos para diversos
congressos regionais, nacionais e internacionais.
2012 Mestrado PPG-EA
Participei de seleções para doutorado, pois gostaria de continuar na área de adsorção com quitosana.
2014 Seleções de Doutorado
Fim
Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos
Programa de Pós-graduação em Química Tecnológica Ambiental Laboratório de Operações Unitárias
Tatiane V. Rêgo
Engenheira da Alimentos
ESTUDO DA ADSORÇÃO DE CORANTES PRESENTES NO EFLUENTES DAS INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS UTILIZANDO
FILMES DE QUITOSANA
Fevereiro, 2014 33
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