Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2016-10-10T18:10:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese Vania Zanela Pinto.pdf: 3876720 bytes, checksum: a2458e7baefb3806f5f42a1803a8a8b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-10-11T20:56:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese Vania Zanela Pinto.pdf: 3876720 bytes, checksum: a2458e7baefb3806f5f42a1803a8a8b1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T20:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Vania Zanela Pinto.pdf: 3876720 bytes, checksum: a2458e7baefb3806f5f42a1803a8a8b1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Os amidos mais comumente utilizados industrialmente, são o amido de milho, o de trigo, o de batata e o de mandioca. No entanto, amidos oriundos de fontes não convencionais têm despertado grande interesse de indústrias e cientistas. Isso, associado a possibilidade de expandir e modificar as propriedades do amido por tratamentos físicos, conferem aos amidos de pinhão e de feijão vantagens para o uso na indústria de alimentos. Outra possibilidade para a aplicação de amidos é a utilização destes como matéria-prima alternativa na produção de embalagens e compósitos poliméricos, bem como a produção de nanocristais (SNCs). O estudo foi composto damodificação (pré-tratamentos) e caracterização dos amidos de pinhão e feijão Carioca e subsequente hidrólise dos mesmos para a produção de nanocristais. Os pré-tratamentos com tratamento térmico de baixa umidade (TTBU), annealing (ANN)ultrassom (SNT) e hidrólise enzimática (ENZ) empregados objetivaram diminuir o tempo e/ou aumentar o rendimento de hidrólise, bem como alterar e/ou melhorar as propriedades dos nanocristais a serem produzidos. Os amidos apresentaram alterações nas propriedades de pasta, térmicas e mudança no padrão de difração de raio-X, variando conforme a modificação aplicada. Os nanocristais foram produzidos através de hidrólise ácida (H2SO4 3,0 M) por 5 e 7 dias à 40°C. O rendimento após a hidrólise variou entre 10,2-14,7 % para o amido de pinhão e 35,2-42,3 % para o amido de feijão o que aumentou a cristalinidade relativa. O TTBU e o SNT aumentam o rendimento dos SNCs mas promovem perdas na cristalinidade relativa dos mesmos, enquanto que, o ANN promove melhor estabilidade térmica dos SNCs. O amido de feijão se mostrou promissor para a produção de SNCs, principalmente pelo elevado rendimentoapós 5 dias de hidrólise com ácido sulfúrico. / The most common industrially used starches come from corn, wheat, potato, and cassava. Nevertheless, starches from non-conventional botanical origins are receiving more attention of industries and researchers. Associated with this interest, the possibility of expand and modify the starch properties through physical modifications provide for pinhão and Carioca beans advantages in food industry purposes. The use of theses starches as an alternative to raw materials derived from petroleum for packaging and polymer composites is another possible application. Also included in this possibility, there is the production of starch nanoparticles and nanocrystals (SNCs). This study consisted in modifications (pretreatment), characterization and subsequent hydrolysis of pinhão and Carioca bean starches to produce starch nanocrystals. The starch pretreatments of heat-moisture-treatment (HMT), annealing (ANN), sonication (SNT) and mild enzymatic hydrolysis (ENZ) were used to improve the starch nanocrystals characteristics, as well as decrease the acid hydrolysis time and/or increase the hydrolysis final yield. The pretreatments changed the paste, thermal, and crystallinity properties of the starches, which changed according to the modification applied (HTM, ANN, SNT and ENZ). The SNCs were made by 3 M H2SO4 at 5 and 7 days at 40°C and obtained from the resulted removal of the amorphous lamella from the starch granules, what increased the relative crystallinity. The achieved hydrolysis yields were between 10.2 to 14.7% for pinhão starch and 35.2 to 42.3% for Carioca bean. HMT and SNT pretreatments increased the SNCs yield, but they promote a decrease on the SNCs relative crystallinity, whereas the ANN promotes a better thermal stability, mainly due to the high yield after 5 days of sulfuric acid hydrolysis.

Álcoois primários sulfatados de cadeia longa, usualmente na forma de sais de sódio, são tensoativos de grande interesse comercial utilizados em diversas formulações de higiene pessoal e limpeza doméstica. Eles são produzidos comercialmente através da reação de álcoois etoxilados com trióxido de enxofre seguida de imediata neutralização com hidróxido de sódio. O produto formado é uma solução neutra de álcool primário etoxilado sulfatado em água. Sabe-se que a armazenagem desse produto por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas pode levar à hidrólise completa, mas, em condições normais de uso e temperatura ambiente é esperado que o produto seja resistente à hidrólise. No entanto observou-se que algumas amostras comerciais de lauril éter sulfato de sódio que foram estocadas por diferentes períodos de tempo em frascos fechados à temperatura ambiente sofreram hidrólise em intervalos de tempo relativamente curtos. Isso leva à hipótese de que o comportamento de hidrólise seria influenciado por outras variáveis além da temperatura e do tempo de estocagem. O presente trabalho consistiu em identificar as variáveis de maior impacto na reação de hidrólise por meio de experimentos planejados. O teor de ativos foi acompanhado ao longo da reação para avaliar o efeito da presença de eletrólitos, de material insulfatado, em diferentes temperaturas, variando-se o pH inicial por meio da adição de ácido clorídrico. O comportamento da reação de hidrólise observado foi compatível com aquele descrito na literatura para o dodecil sulfato de sódio. A hidrólise apresentou-se como sendo autocatalítica, com a aceleração da taxa de reação provavelmente causada pela presença de íons hidrogênio liberados na reação. Foi possível identificar que as variáveis de maior efeito na reação foram: pH inicial, o teor de cloreto de sódio e a temperatura. O modelo de troca iônica em pseudo-fase foi utilizado para o tratamento dos resultados experimentais e mostrou-se adequado tendo sido, portanto, utilizado para prever o comportamento de estabilidade do produto à temperatura ambiente e nas condições em que o produto é normalmente comercializado. Um modelo empírico de redes neurais foi desenvolvido com sucesso para prever o comportamento do pH ao longo do tempo para as condições estudadas. / Long-chain primary alkyl sulfuric acids, usually as their sodium salts, are important commercial surfactants used in a large number of household and personal care formulations. They are commercially produced by treatment of mixtures of ethoxylated fatty alcohols with sulfur trioxide followed by immediate neutralization with sodium hydroxide, a neutral aqueous mixture of sodium primary alkyl ether sulfate is obtained. It is known that prolonged storage of the material at elevated temperature can lead to complete hydrolysis but under normal use and typical environmental conditions the product is expected to be resistant to hydrolysis. In spite of that it has been observed that some commercial samples of sodium lauryl ether sulfate stored for different periods of time in sealed containers at room temperature have undergone hydrolysis in a relatively short period of time which leads to the hypothesis that the hydrolysis behavior would be strongly influenced by variables other than temperature and storage time. The present work consisted of identifying the process variables with the most significant effect on the acid hydrolysis by using experimental design. The rate of hydrolysis has been followed acidimetrically to evaluate the effect of electrolytes as well as the concentration of unsulfated matter at different temperatures, over a wide initial pH range, under the presence of added hydrochloric acid. The pattern of kinetic behaviour observed was broadly the same as previously described for the sodium dodecyl sulfate. The hydrolysis presented the characteristic autocatalytic form, the catalysis presumably arising from the production of hydrogen sulfate ions. It was possible to observe that the most significant effects on the rate of hydrolysis were the initial pH, the total amount of sodium chloride and the temperature. The results were also discussed in terms of the ion-exchange pseudophase model of the micelle reaction. Accordingly to the fitting of parameters that was carried out it is possible to conclude that the pseudo-phase ion-exchange theory is found to account satisfactorily for the results reported and it was used to predict the stability behavior of the product at room temperature and under normal commercial conditions. A neural network based model was also successfully developed in order to predict the pH behavior in the conditions studied.

Álcoois primários sulfatados de cadeia longa, usualmente na forma de sais de sódio, são tensoativos de grande interesse comercial utilizados em diversas formulações de higiene pessoal e limpeza doméstica. Eles são produzidos comercialmente através da reação de álcoois etoxilados com trióxido de enxofre seguida de imediata neutralização com hidróxido de sódio. O produto formado é uma solução neutra de álcool primário etoxilado sulfatado em água. Sabe-se que a armazenagem desse produto por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas pode levar à hidrólise completa, mas, em condições normais de uso e temperatura ambiente é esperado que o produto seja resistente à hidrólise. No entanto observou-se que algumas amostras comerciais de lauril éter sulfato de sódio que foram estocadas por diferentes períodos de tempo em frascos fechados à temperatura ambiente sofreram hidrólise em intervalos de tempo relativamente curtos. Isso leva à hipótese de que o comportamento de hidrólise seria influenciado por outras variáveis além da temperatura e do tempo de estocagem. O presente trabalho consistiu em identificar as variáveis de maior impacto na reação de hidrólise por meio de experimentos planejados. O teor de ativos foi acompanhado ao longo da reação para avaliar o efeito da presença de eletrólitos, de material insulfatado, em diferentes temperaturas, variando-se o pH inicial por meio da adição de ácido clorídrico. O comportamento da reação de hidrólise observado foi compatível com aquele descrito na literatura para o dodecil sulfato de sódio. A hidrólise apresentou-se como sendo autocatalítica, com a aceleração da taxa de reação provavelmente causada pela presença de íons hidrogênio liberados na reação. Foi possível identificar que as variáveis de maior efeito na reação foram: pH inicial, o teor de cloreto de sódio e a temperatura. O modelo de troca iônica em pseudo-fase foi utilizado para o tratamento dos resultados experimentais e mostrou-se adequado tendo sido, portanto, utilizado para prever o comportamento de estabilidade do produto à temperatura ambiente e nas condições em que o produto é normalmente comercializado. Um modelo empírico de redes neurais foi desenvolvido com sucesso para prever o comportamento do pH ao longo do tempo para as condições estudadas. / Long-chain primary alkyl sulfuric acids, usually as their sodium salts, are important commercial surfactants used in a large number of household and personal care formulations. They are commercially produced by treatment of mixtures of ethoxylated fatty alcohols with sulfur trioxide followed by immediate neutralization with sodium hydroxide, a neutral aqueous mixture of sodium primary alkyl ether sulfate is obtained. It is known that prolonged storage of the material at elevated temperature can lead to complete hydrolysis but under normal use and typical environmental conditions the product is expected to be resistant to hydrolysis. In spite of that it has been observed that some commercial samples of sodium lauryl ether sulfate stored for different periods of time in sealed containers at room temperature have undergone hydrolysis in a relatively short period of time which leads to the hypothesis that the hydrolysis behavior would be strongly influenced by variables other than temperature and storage time. The present work consisted of identifying the process variables with the most significant effect on the acid hydrolysis by using experimental design. The rate of hydrolysis has been followed acidimetrically to evaluate the effect of electrolytes as well as the concentration of unsulfated matter at different temperatures, over a wide initial pH range, under the presence of added hydrochloric acid. The pattern of kinetic behaviour observed was broadly the same as previously described for the sodium dodecyl sulfate. The hydrolysis presented the characteristic autocatalytic form, the catalysis presumably arising from the production of hydrogen sulfate ions. It was possible to observe that the most significant effects on the rate of hydrolysis were the initial pH, the total amount of sodium chloride and the temperature. The results were also discussed in terms of the ion-exchange pseudophase model of the micelle reaction. Accordingly to the fitting of parameters that was carried out it is possible to conclude that the pseudo-phase ion-exchange theory is found to account satisfactorily for the results reported and it was used to predict the stability behavior of the product at room temperature and under normal commercial conditions. A neural network based model was also successfully developed in order to predict the pH behavior in the conditions studied.