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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

ESTUDO DA ADSORÇÃO DE EFLUENTES COLORIDOS ORIUNDOS DAS INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS UTILIZANDO

FILMES DE QUITOSANA

Fevereiro, 2014 1

Introdução

3

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

4

Segundo ANVISA (1978)

11 Corantes permitidos

Classe azo MOUTINHO et al.,

(2007)

Prejudiciais = reduzem a aminas aromáticas

Saúde

Asma

Hiperatividade em crianças

Eczema

Introdução

5

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

http://www.o3r.com.br/blog/category/efluentes/

Introdução

6

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

7

(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

8

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

9

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

Objetivo

11

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.

Metodologia

13

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

14

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

15

Análises

Quitosana

ZHANG e NEAU (2001) Massa molar

JIANG et al., (2003) Grau de

desacetilação

AOAC, (1995) Umidade, cinzas e

proteína

Metodologia

16

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

17

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

18

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

19

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

20

•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)

Cronograma

22

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.

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.



Tatiane V. Rêgo


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



Tatiane V. Rêgo


ESTUDO DA ADSORÇÃO DE CORANTES PRESENTES NO EFLUENTES DAS INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS UTILIZANDO

FILMES DE QUITOSANA

Fevereiro, 2014 33

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