Repositório do Conhecimento Institucional do Centro Universitário FEI
 

Processos Químicos e Biotecnológicos

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Data inicial: 2016Data final: 2019

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    Dissertação
    Densidade e propriedades volumétricas de soluções aquosas contendo sacarídeos e líquido iônico
    (2019) Melo, Gabriela Messias de
    O presente estudo apresenta dados experimentais originais de densidade de soluções aquosas de líquidos iônico contendo sacarídeos a diferentes temperaturas, composições, e à pressão ambiente. Os sacarídeos estudados foram a D(+)-xilose, D(+)-glicose e a sacarose, e suas concentrações nas soluções variaram entre 0,015 e 1,7 mol·kg-1. O líquido iônico investigado foi o dicianamida de 1-etil-3-metilimidazólio [EMIM][DCA], cujas concentrações nas soluções aquosas foram de 0,025; 0,050; 0,075 e 0,1mol·kg-1. A faixa de temperatura estudada variou entre 283,15 e 303,15 K. As medidas experimentais de densidade das soluções foram obtidas usando um densímetro de oscilação mecânica fabricado pela Anton Paar (Modelo DMA 4500). Fazendo uso do formalismo termodinâmico, os resultados de densidade foram usados para calcular propriedades volumétricas, dentre elas, o volume molar aparente, o volume molar à diluição infinita e o volume de transferência dos sacarídeos da água para as soluções aquosas. Os valores da densidade das soluções aumentaram com o aumento da concentração do sacarídeo e do líquido iônico, e diminuíram com o aumento da temperatura. Os volumes molares aparentes e os volumes molares aparentes à diluição infinita aumentaram com o aumento da temperatura e da molalidade do sacarídeo seguindo a ordem: Sacarose >D(+)- glicose > D(+)-xilose. O comportamento do volume molar de transferência dos sacarídeos da água para as soluções iônicas foram discutidos em termos de interações hidrofílicas, hidrofóbicas e iônicas
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    Estudo da influência da umidade nas propriedades de fluxo de misturas compostas por lactose e celulose
    (2019) Garé, B. S.
    Atualmente, grande parte dos processos químicos de manufatura utilizam pós em algum momento do seu processamento, sendo que seu manuseio e processamento são dois grandes problemas encontrados na indústria. O estudo das propriedades de fluxo destes materiais é de grande importância, pois pode haver mudanças nas características dos pós durante o processamento. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi analisar a influência da umidade nas propriedades de fluxo de materiais orgânicos amplamente utilizados como excipientes na indústria farmacêutica: lactose e celulose. A avaliação da influência da umidade foi realizada com base em diversas caracterizações físicas das amostras. Os materiais foram utilizados em 3 misturas de diferentes proporções: 35/65%, 50/50% e 65/35%, as quais foram analisadas em diferentes condições de umidade (0; 5; 8,75; 12,5; 20 e 27,5%). As amostras foram caracterizadas através de análise granulométrica, massa específica, ensaios de fluidização e mediante algumas propriedades reológicas, tais como a energia básica de fluxo (BFE) e energia de fluxo variável (VRF), aeração, compressibilidade e cisalhamento, as quais foram determinadas com auxílio do reômetro de pós FT-4. Também foram realizados testes em leito fluidizado a fim de obter a velocidade mínima de fluidização e a perda de carga. Os resultados demonstraram um aumento na coesão tanto com o incremento do teor de umidade das amostras como também com o aumento do teor de lactose. A respeito da velocidade mínima de fluidização, foi possível concluir que são necessárias maiores velocidades para fluidizar pós que apresentam maior umidade e a velocidade mínima de fluidização também é superior nas amostras com maior teor de lactose. Os resultados obtidos tanto no reômetro (BFE, FRI, SE, CBD, CPS e AE) quanto no leito fluidizado foram analisados por meio do software Statistica, o qual demonstrou que os testes realizados apresentaram resultados estatisticamente significativos, corroborando com as conclusões obtidas. Desta forma, obteve-se expressões polinomiais para cada propriedade de fluxo mensurada, permitindo analisar a influência de valores intermediários de umidades e porcentagem de lactose. Portanto, foi possível concluir que tanto o teor de umidade como a proporção das misturas analisadas influenciam diretamente nas propriedades de fluxo das amostras
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    Acoplamento térmico das reações de desidratação do etanol e hidrodealquilação do tolueno em reator multifuncional
    (2019) Santos, F. A. R.
    Estudos sobre intensificação de processos, que visam transformar a estrutura das plantas químicas, tornando-as mais compactas, seguras, de maior eficiência energética e menor impacto ambiental, aumentam cada vez mais. Uma das propostas é a utilização de reatores multifuncionais, possibilitando realizar um acoplamento térmico, em que a energia necessária para a condução de uma reação endotérmica é obtida pela energia liberada em uma reação exotérmica, dispensando ou reduzindo o uso de utilidade. Neste trabalho, foi estudada a reação de desidratação do etanol acoplada termicamente com a hidrodealquilação do tolueno. Essa escolha se deveu à importância de etileno e benzeno, produtos dessas reações, na indústria petroquímica. Foi feita a modelagem matemática do reator, escrevendo-se o balanço material, de energia e a perda de carga no equipamento, admitindo-se um meio pseudo-homogêneo. As leis cinéticas foram tomadas da literatura e as análises feitas em regime permanente e transiente. A solução deste sistema foi realizada pelo software MATLab, por solução direta de EDO’s no estudo de regime permanente, em um problema de valor inicial para o escoamento paralelo, e por diferenças finitas para o estudo de escoamento contracorrente e em regime transiente. Com uma geometria definida, estudou-se um caso base e posteriormente avaliou-se a influência de alguns parâmetros de processo na conversão das reações, visando a otimização da produção de ambos produtos. Mostrou-se que o acoplamento sugerido é factível, com perfis controlados de temperatura no reator e baixa perda de carga, atingindo conversões superiores a 80% para as duas reações. A melhor condição obtida no escoamento paralelo foi simulada em escoamento contracorrente e foi possível aumentar a conversão do tolueno para 99%. O estudo em regime transiente apresentou o efeito de perturbações nas temperaturas e vazões de entrada, obtendo-se dinâmicas bastante rápidas, da ordem de décimos de segundo, nas variáveis de saída do problema
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    Dissertação
    Propriedades volumétricas de soluções salinas contendo sacarídeos a diferentes temperaturas
    (2016) Mille, M. R.
    No presente estudo, dados experimentais de densidade de soluções de cloreto de sódio contendo sacarídeos foram determinadas a diferentes temperaturas e composições. As densidades das soluções foram medidas usando um densímetro de oscilação mecânica fabricado pela Anton Paar (Modelo DMA 4500). Os sacarídeos estudados foram D(+)-xilose, D(+)-glicose, D-frutose e sacarose (faixa de concentração entre 0,015 e 1,7 mol·kg-1) em água e em soluções aquosas de cloreto de sódio (nas concentrações de 0,025; 0,050; 0,075 e 0,1 mol·kg-1 ) nas temperaturas de T = (283.15, 288.15, 293.15, 298.15 e 303.15) K. Os resultados experimentais de densidade foram usados para calcular o volume molar aparente, o volume molar aparente à diluição infinita e o volume de transferência dos sacarídeos da água para a solução salina. O comportamento das grandezas volumétricas levam a acreditar que possivelmente as interações hidrofílicas-iônicas, que ocorrem entre os grupos hidrofílicos (- OH, -C=O, -O-) do sacarídeo e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, foram predominantes nos sistema contendo D(+)-glicose, D-frutose e sacarose, enquanto que as interações hidrofóbicas-iônicas, entre as partes hidrofóbicas das moléculas dos sacarídeos (R=CH) e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, devem prevalecer no sistema de D(+)-xilose.
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    Síntese de resinas alquídicas via alcoólise enzimática
    (2016) Carvalho, Renata Kobal Campos de
    Atualmente, a utilização de enzimas em processos tem sido muito estudada com o objetivo de se encontrar fontes alternativas de obtenção de produtos, ambientalmente corretas e economicamente viáveis. Dessa forma, o presente trabalho relata a síntese de uma resina alquídica utilizando enzima Lipozyme 435 na etapa de alcoólise. Para isso, durante o processo de obtenção de resina foram determinados, inicialmente, o índice de acidez, o índice de saponificação e a massa molar média do óleo de soja. Após essa etapa, foi estabelecido o melhor solvente a ser utilizado durante a etapa de alcoólise através da determinação da atividade enzimática da 1 Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) simétrico e de segunda ordem, constituído de um fatorial 23, com 8 ensaios, 2 pontos centrais e 6 pontos axiais. Os resultados da análise por Cromatografia Líquida de alta eficiência (CLAE) das amostras provenientes da alcoólise foram avaliados no programa Statistica 12.0, através das superfícies de resposta e de contorno, bem como através da variância para avaliação dos efeitos e da significância dos modelos das variáveis das respostas, visando a determinação da melhor condição reacional para a obtenção da maior concentração de monoacilglicerídeos e diacilgicerídeos. Para tanto, foi utilizado um nível de confiança de 95%. Após a análise dos dados, foram obtidas como condições ótimas de reação uma concentação de enzima de 9,36%, uma relação mássica glicerina/óleode 1:3, 5 (m/m( e uma temperatura de 56,73 ºC. Como foi constatada incompatibilidade do anidrido ftálico com terc-butanol, após determinada a melhor condição de alcoólise, foi realizada a reação de esterificação utilizando-se o produto de alcoólise com tetrahidrofurano. Durante a etapa final de obtenção de resina foram adicionados solventes (xileno e aguarrás) e anidrido ftálico em quantidades previamente definidas obtendo-se a resina no final do processo com características de viscosidade e acidez conforme especificação, sem diferenças quanto à aplicação da resina usual produzida através de catalisador químico. Foi estudada, ainda, a recuperação da enzima, visando sua reutilização no processo e, consequente, redução de custo, além da redução de geração de resíduos, sólidos, verificando-se que a mesma apresentou valores expressivos de atividade enzimática após a utilização e recuperação. Com relação ao custo do processo, verificou-se um valor bastante elevado comparado com o padrão devido ao alto custo da matéria-prima empregada, a enzima.
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    Oxidação catalítica de açúcares
    (2016) Lima, F. S.
    A glicose tem atraído muita atenção como biomassa renovável para a síntese de produtos orgânicos, seja por meio de processos químicos ou biotecnológicos. Dentre os produtos industriais que podem ser obtidos a partir da glicose pode-se citar o ácido glicônico que devido a sua baixa toxicidade é utilizado na fabricação de bebidas e para realçar o sabor em alguns alimentos. O gliconato de sódio, é o principal derivado comercializado, o sal de sódio do ácido glicônico é formado pelo excesso de soda que foi adicionado ao meio reacional, para manter o pH alcalino durante a sua produção, tendo as mesmas aplicações citadas para o ácido glicônico. Neste trabalho, a glicose e a mistura de glicose e frutose foram submetidas à oxidação catalítica com ar utilizando o catalisador Pd-Pt-Bi/C comercial. Foram variados o pH e a temperatura com o intuito de avaliar as melhores condições para a formação do ácido glicônico/gliconato. O consumo de hidróxido de sódio foi monitorado durante os ensaios e a conversão da glicose foi determinada por estequiometria e por espectrofotometria e o conteúdo de ácido glicônico/gliconato foi determinado por cromatografia (HPLC). Observou-se que o pH de reação ótimo se situa em torno de 9,5 e a temperatura ótima por volta de 55 oC, e ainda que a frutose tem efeito benéfico na seletividade da reação.