Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T09:06:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O consumo de água e insumos químicos na indústria têxtil é elevado, especialmente nos processos úmidos como a purga, alvejamento, tingimento e acabamento. Como a água e a maior parte dos insumos químicos utilizados não são agregados ao produto, a indústria têxtil é, consequentemente, uma grande geradora de efluentes aquosos. Com a legislação e regulamentos cada vez mais restritivos, além dos elevados custos de captação da água e tratamento dos efluentes aquosos, a recuperação dos efluentes torna-se uma necessidade. Neste trabalho é investigado o uso de membranas de ultrafiltração e nanofiltração, operando em fluxo perpendicular, em escala laboratorial, e com fluxo tangencial em escala piloto, visando à remoção de contaminantes de efluentes aquosos da indústria têxtil. Foi utilizada a membrana DK (Osmonics), de nanofiltração, para avaliação do fluxo permeado e da redução de cor para diferentes tipos de corantes: reativos, Turquesa Remazol G, Amarelo Remazol GR; e ácido, Azul Lanaset 2R. Foram investigados alguns dos parâmetros que influenciam diretamente no desempenho das unidades de filtração: pH, temperatura e presença de substâncias químicas auxiliares. Foram avaliadas as concentrações de sais e corantes nos permeados da ultrafiltração, GK (Osmonics), como pré-tratamento para o sistema de nanofiltração, verificando-se a redução da cor durante o processo de pré-tratamento. Diferentes configurações da unidade piloto foram utilizadas, avaliando-se a remoção de cor e desempenho do fluxo permeado. Os permeados resultantes das unidades pilotos foram utilizados em testes de tingimento, para avaliar a possível reutilização dos efluentes neste processo. Os resultados dos experimentos mostram que a membrana DK forneceu melhores resultados em soluções que possuíam pH ácido, apresentando um fluxo permeado médio de 60 L.m-2.h-1. Para soluções que continham corante e substâncias auxiliares, os resultados apresentaram um fluxo permeado de 20 L.m-2.h-1, bem como 100% de remoção de cor. O uso do processo de ultrafiltração demonstrou ser efetivo como pré-tratamento, apresentando baixa pressão osmótica do sistema e reduzindo parcialmente os parâmetros de cor, demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos totais. Tanto os resultados obtidos em laboratório, quanto os experimentos realizados em escala piloto, apresentaram resultados positivos como uma redução de 99,9% na remoção de cor, 80% na remoção da DQO e 60% na remoção dos sólidos totais. Os testes de reúso dos efluentes regenerados no processo de tingimento foram bem sucedidos, atendendo aos parâmetros de qualidade exigidos no processo industrial. / The consumption of water and chemical inputs in the textile industry is high, especially in wet processes such as purging, bleaching, dyeing and finishing. Because water and most chemical inputs used are not added to the product, the textile industry is therefore a major generator ofaqueous effluents. With the laws and regulations more restrictive than the high costs of water collection and treatment of aqueous effluent, the recovery of waste becomes a necessity. This work investigates the use of ultrafiltration and nanofiltration, operating in perpendicular flow in laboratory scale and pilot-scale tangential flow, aiming at removing contaminants from aqueous effluents of textile industry. We used a membrane DK (Osmonics) nanofiltration for evaluation of the permeate flux and color reduction for different types of dyes: reactive Remazol Turquoise G, Remazol Yellow GR, and Acid Blue 2R Lanaset. We investigated some of the parameters that directly influence the performance of the filtering units of pH, temperature and presence of auxiliary chemicals. Concentrations of salts and dyes in the ultrafiltration permeate, GK (Osmonics) as a pretreatment for nanofiltration system, verifying the color removal during pretreatment. Different configurations of the pilot plant were used, assessing whether the removal of color and performance of the permeate flux. The permeate resulting from the pilot units were used in the dyeing tests to assess the possible reuse of effluent in this process. The experimental results show that the DK membrane provided better results in solutions that had acid pH, with an average permeate flux of 60 Lm-2.h-1. For solutions containing dye and auxiliary substances, the results showed a permeate flux of 20 Lm-2.h-1 and 100% color removal. The use of ltrafiltration was effective as pretreatment, with a low osmotic pressure of the system and partly by reducing the parameters of color, chemical oxygen demand (COD) and total solids. Both the results obtained in the laboratory, the experiments are conducted on a pilot scale showed positive results as a reduction of 99.9% on color removal 80% removal of COD and 60% removal of total solids. Tests of effluent reclaimed water reuse in the process of dyeing have been successful, given the quality parameters required in the manufacturing process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296810.pdf: 1265156 bytes, checksum: 067ee6657b18f7b4ed5cc490c164ebd8 (MD5) / A metodologia de superfície de resposta foi empregada para avaliar diferentes temperaturas e tempos de extração de compostos fenólicos na obtenção de um extrato aquoso da casca do resíduo da erva-mate, com maior teor de compostos fenólicos, denominado de extrato otimizado. O extrato otimizado foi submetido à nanofiltração, resultando em concentrados, coletados em diferentes fatores de redução volumétricos (FRV de 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 e 6,0), bem como nos seus respectivos permeados. O concentrado com maior teor de compostos fenólicos foi submetido à hidrólise enzimática com ?-glicosidase. Dos concentrados (diferentes FRV) e permeados, assim como do concentrado hidrolizado foram determinados o perfil de compostos fenólicos e a atividade antioxidante. Os resultados indicaram que um extrato otimizado, ou seja, com maior concentração de compostos fenólicos (1,55 mg equivalente de ácido clorogênico/mL), foi obtido quando utilizada temperatura de 85 ± 5 °C e tempo de extração igual a 1,5 minuto. Os teores de compostos fenólicos totais nos permeados e nos concentrados foram diferentes do encontrado no extrato otimizado. Foi verificado também que o teor de compostos fenólicos e a atividade antioxidante tiveram aumento à medida que o FRV aumentou, alcançando a maior porcentagem de retenção de fenólicos, igual a 99,77 %, quando o FRV foi 6,0. Além disso, os compostos majoritários encontrados no extrato otimizado e nos concentrados, dos FRV iguais a 4,0 e 6,0, foram o ácido clorogênico e a epigalocatequina galato. A enzima ?-glicosidase foi capaz de catalisar a hidrólise dos glicosídeos fenólicos presentes no concentrado da casca do resíduo da erva-mate, convertendo-os em suas agliconas, além de influenciar na sua atividade antioxidante. As maiores atividades antioxidantes foram de 12,34 EC50 mg de amostra/gDPPH e 11,31 EC50 mg de amostra/gDPPH obtidas nos tempos de hidrólise iguais a 3 e 6 horas, respectivamente. Além disso, o maior teor do ácido clorogênico (426,91 g/mL) foi detectado em 3 horas de hidrólise, enquanto a maior concentração de epigalocatequina galato (3357,68 g/mL) foi verificada em 6 horas. A análise de componentes principais (ACP) confirmou a relação de ambos os compostos com a atividade antioxidante do concentrado da casca do resíduo da erva-mate e uma baixa relação do ácido ferúlico com esta atividade. Os resultados mostraram que a nanofiltração foi um método eficiente na concentração de compostos fenólicos do extrato aquoso da casca do resíduo da erva-mate.

Os efluentes contendo cádmio podem ser gerados dos por várias indústrias. A aplicação de ambas as tecnologias osmose inversa (OI) e nanofiltração (NF) para o tratamento de efluentes contendo o íon cádmio para reduzir a degradação ambiental foram estudadas no presente trabalho. Amostras sintéticas contendo o íon cádmio em várias concentrações foram preparadas e submetidas aos tratamentos por OI e NF em escala laboratorial. Assim, dividiu-se o processo de remoção em três etapas: 1- analisou-se os processos de osmose inversa e nanofiltração em termos da rejeição do íon cádmio, onde se correlacionou e avaliou os principais parâmetros de processos (concentração da solução alimentação, fluxo de permeado e pressão) e comparou-se os sistemas entre si. Nas etapas 2 e 3 avaliou-se os efeitos da salinidade utilizando os contra-íons zinco e sódio respectivamente, sobre a rejeição do íon cádmio no sistema de osmose inversa em soluções aquosas contendo misturas de sulfato de cádmio e sulfato de zinco, e sulfato de cádmio e sulfato de sódio. Mediu-se as concentrações de cádmio e zinco por espectroscopia de absorção atômica e as concentrações de sulfato e sódio por cromatografia de íons. Os resultados obtidos na primeira etapa dos experimentos mostram que a osmose inversa e nanofiltração são eficientes na remoção de cádmio, onde se obteve as taxas médias de rejeição de 92,4% e 96,6% respectivamente, sendo esses valores iguais em magnitude, tendo em vista os valores da incerteza padrão relativa associada a esses resultados. Em ambos os sitemas, os fluxos de permeado e as rejeições não sofreram influência do aumento da concentração de cádmio na solução alimentação.Na etapa 2, os resultados mostraram a diminuição da rejeição de cádmio com o aumento da concentração de sulfato de zinco na alimentação, sendo esse fenômeno atribuído a semelhança existente entre os íons Cd2+ e Zn2+ associados aos seus raios iônicos de hidratação e as energias de hidratação. Foram observadas as quedas do fluxo de permeado e das rejeições com o aumento da concentração de alimentação provavelmente devido ao efeito da polarização. Na etapa 3, a rejeição do íon cádmio não foi afetada pelo aumento da concentração de sulfato de sódio na alimentação, assim como os fluxos de permeado. Outro aspecto relacionado à rejeição é que a difusão do sódio através da membrana é favorecida frente à difusão do cádmio, sendo atribuído ao menor raio de hidratação do sódio / Effluents containing cadmium may be produced by a variety of industries. The application of the reverse osmosis and nanofiltration technologies for the treatment of effluents containing cadmium, in order to reduce environmental degradation, were studied in the present work. Synthetic samples containing the cadmium ion in different concentrations were prepared and treated by reverse osmosis and nanofiltration. The removal process was divided in three steps: 1- the reverse osmosis and nanofiltration processes were analyzed concerning the rejection of the cadmium ion, correlating and evaluating the main process parameters (feeding solution concentration, permeated flow and pressure), and comparing the systems between themselves. In steps 2 and 3, the effects of salinity in the elimination of the cadmium ion in aqueous solutions, containing a combination of cadmium sulfate and zinc sulfate, or a combination of cadmium sulfate and sodium sulfate, were assessed by the use of zinc and sodium counterions. The concentrations of cadmium and zinc were measured by atomic absorption spectroscopy, and the concentrations of sulfate and sodium were measured by ion chromatography. The results obtained in the first step of the experiments show that the reverse osmosis and the nanofiltration processes are efficient in removing cadmium, with an average rejection rate of 92,4% and 96,6%, respectively. Considering the standard relative incertitude associated to the results, the values obtained are considered of the same magnitude. In both systems, the permeated flow and the rejects were not influenced by a rise in cadmium concentration in the feeding solution. In step 2, the results showed a decrease in cadmium rejection related with a rise in the zinc sulfate concentration in the feeding solution. This phenomenon is due to the similarity between the Cd2+ and Zn2+ ions, associated to their hydration ionic radius and to their hydration energies. A decrease in the permeated flow and of the rejects related to a rise in the feeding concentration was observed and was probably due to the polarization effect. In step 3, the cadmium ion rejection was not affected by a sodium sulphate concentration rise in the feeding, as well as in the permeated flow. Another aspect related to the rejection is that, due to its smaller hydration radius, sodium has a better diffusion rate through the membrane than cadmium

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Agrarias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:44:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318281.pdf: 829907 bytes, checksum: c246b114da94c87146248b9cf1df04ef (MD5) Previous issue date: 2013 / A melancia de polpa vermelha (Citrullus lanatus) é considerada um fruto de alto valor nutricional, pois constitui uma fonte natural de compostos bioativos, como o licopeno. O licopeno vem se destacando devido à sua ação benéfica à saúde, sendo considerado um dos mais potentes antioxidantes dentre os carotenóides. O processo de separação por membranas vem sendo muito utilizado para concentração de compostos bioativos, sendo capaz de preservar a qualidade do produto, considerando que não utiliza altas temperaturas. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do suco de melancia durante o processo de concentração por nanofiltração (NF), avaliando a separação e concentração de compostos bioativos, além de investigar a sua capacidade antioxidante. O teor de licopeno, flavonóides totais e compostos fenólicos totais presentes nos concentrados aumentou com o incremento do fator de redução volumétrico (FRV), sendo que estes valores foram superiores aos valores obtidos no suco de melancia. O melhor desempenho na concentração do suco de melancia foi obtido no FRV 3, alcançando os teores mais elevados de compostos bioativos. A eficiência do processo foi avaliada através do cálculo da percentagem de retenção (R), sendo que o licopeno obteve o maior R, 98,37 %, seguido dos flavonóides e compostos fenólicos com R de 95,54 % e 65,16 %, respectivamente. A atividade antioxidante de extratos lipofílicos e hidrofílicos (LAA e HAA, respectivamente) foi determinada através de dois métodos, isto é, a capacidade de antioxidantes em sequestrar o radical estável 2,2-difenil-1-picrilhidrazila (DPPH#) e o potencial antioxidante redutor férrico (FRAP). Os extratos hidrofílicos e lipofílicos de suco de melancia apresentaram variações significativas nas suas capacidades de interagir com o DPPH e FRAP, sendo que os valores referentes ao HAA foram significativamente superiores (p < 0,05) aos valores referentes ao LAA, em ambos os métodos. Além disso, a atividade antioxidante dos concentrados aumentou à medida que ovalor de FRV foi aumentado. Por fim, observou-se uma correlação altamente significativa entre o conteúdo de flavonóides, compostos fenólicos, ácido ascórbico e licopeno, e os seus potenciais antioxidantes em ambas as frações HAA e LAA. Considerando os resultados obtidos, o processo de NF mostrou ser eficiente na concentração de compostos bioativos presentes no suco de melancia. <br> / Abstract : Red-fleshed watermelon (Citrullus lanatus) is considered a fruit of high nutritional value, being a natural source of bioactive compounds, such as lycopene. Lycopene has aroused considerable attention due to its potential health benefits and is considered one of the most effective antioxidants among carotenoids. Concentration processes are applied aiming to increase the content of bioactive compounds present in foods, however, it is essential that these processes preserve the biological activity of these compounds. Membrane processes are extensively used for this purpose, due to the capability of preserving the product´s quality, since they operate in mild conditions. Thus, the aim of this study was to evaluate the behavior of watermelon juice during the concentration process through nanofiltration (NF), evaluating the separation and concentration of bioactive compounds, and investigating their antioxidant capacities. The content of lycopene, total flavonoids and total phenolic compounds (TPC) present in the concentrates increased with the increase of the volume reduction factor (VRF), and these values were also higher than the values obtained in watermelon juice (unfiltered). VRF of 3 showed the best performance of concentration of watermelon juice reaching the highest values of bioactive compounds.The process´s efficiency was assessed through the retention index (R). Lycopene showed the highest R, of 98.37 %, followed by flavonoids and TPC with an R of 95.54 % and 65.16 %, respectively. The antioxidant activity of lipophilic and hydrophilic extracts (LAA and HAA, respectively) were assessed through two assays, namely the scavenging ability of antioxidants towards the stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH#) assay and the ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay. The hydrophilic and lipophilic extracts of watermelon juice showed significant variations in their ability to interact with the DPPH and FRAP assays, and the values obtained on the HAA were significantly higher (p < 0.05) than the values of the LAA in both assays. Furthermore, the antioxidant activity of the concentrates increased as the FRV value was increased. Finally, it was observed a highly significant correlation between the flavonoids, phenolic compounds, ascorbic acid and lycopene content, and their antioxidant potential in both HAA and LAA fractions. Considering these results, the NF process was found to be efficient for the concentration of bioactive compounds present in watermelon juice.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:07:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325132.pdf: 7305848 bytes, checksum: ab1371d1319e1fe94e223063dfbda623 (MD5) Previous issue date: 2013 / A macaúba é a palmeira de maior dispersão no Brasil, com frutos de alto teor lipídico e elevada produtividade em relação a outros óleos comestíveis. A partir da macaúba, dois óleos podem ser obtidos: da amêndoa e da polpa, sendo a polpa mais rica em óleo (60 a 70 % em base seca) do que a amêndoa (40 a 50 % em base seca). Ambos são passíveis de uso industrial, como alimento ou cosmético, porém, apresentam sérios problemas de qualidade, relacionados principalmente à colheita, armazenamento dos frutos, extração e processamento dos óleos. A etapa de extração de óleos comestíveis na indústria geralmente é realizada com a utilização de solventes tóxicos, geralmente hexano, ou a combinação destes com processos mecânicos. Para recuperação dos solventes, operações unitárias de alto consumo de energia são utilizadas, porém, com pequenas perdas. Além de implicações econômicas, a recuperação desses solventes gera inconvenientes ambientais, dada a sua toxicidade e de segurança, visto sua inflamabilidade. Neste sentido, o uso de processos de separação por membranas tem sido intensamente estudado nas últimas décadas, com o objetivo de serem combinados às operações tradicionais de dessolventização de óleos. Entretanto, o uso de membranas poliméricas em soluções não aquosas é ainda limitado. Membranas disponíveis comercialmente apresentam amplo caráter hidrofílico e baixa estabilidade frente a solventes orgânicos. Estudos sugerem que o condicionamento das membranas, prévio à permeação, pode prevenir o colapso dos poros da membrana e facilitar a permeação com aumento do fluxo e garantia da integridade estrutural da matriz polimérica. Diversos estudos foram desenvolvidos com membranas de ultrafiltração e nanofiltração, demonstrando bons resultados na degomagem e dessolventização de diversos óleos como soja, algodão e girassol. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade do emprego de membranas poliméricas comerciais de ultrafiltração e nanofiltração (Microdyn-Nadir) na separação de misturas sintéticas de óleos de macaúba e n-hexano. Para isso, as membranas foram avaliadas quanto à permeabilidade frente a diferentes solventes (água, etanol, iso-propanol e n-hexano), à influência dos pré-tratamentos no desempenho das membranas na filtração de n-hexano. Posteriormente, os melhores resultados de pré-tratamento para cada membrana foram avaliados quanto à retenção de óleo na filtração de misturas sintéticas de óleo de macaúba / n-hexano. Ao fim, as membranas foram caracterizadas para verificar possíveis alterações/degradações. A permeação das membranas em estudo com diferentes solventes apresentou fluxos razoáveis, especialmente com etanol e hexano, sugerindo potencial de aplicação industrial. O emprego de diferentes estratégias de pré-tratamentos nas membranas evidencia a possibilidade de aumentar o fluxo permeado, pelo aumento do tempo de contato da membrana com uma sequência de solventes (etanol ou iso-propanol seguido de n-hexano). Na permeação das misturas de óleo e solvente, embora as membranas apresentem comportamento normal, os fluxos obtidos foram abaixo do esperado. Maiores retenções foram obtidas para as membranas de menor massa molar de corte (> 30 %). Nenhuma alteração significativa na estrutura polimérica da membrana foi evidenciada pelas análises de caracterização realizadas.<br>

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-09T20:44:52Z No. of bitstreams: 1 FRANCISCO RUBENS MACEDO DE QUEIROZ - TESE PPGEQ 2017..pdf: 6491313 bytes, checksum: 6c4f94936ecedff528d64322072a5f31 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-09T20:44:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO RUBENS MACEDO DE QUEIROZ - TESE PPGEQ 2017..pdf: 6491313 bytes, checksum: 6c4f94936ecedff528d64322072a5f31 (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / Capes / Um dos grandes desafios da atualidade vem sendo a conservação e manutenção dos corpos de águas do mundo, devido as suas contaminações em função das atividades humana. A diversidade das substâncias toxicas de diferentes naturezas são veiculadas como fontes de doenças de alto risco para todos os seres e vegetações do planeta. Um dos pontos preliminares é o acesso ao saneamento básico que a maioria das cidades brasileiras não possuem e que carreiam seus resíduos para mananciais superficiais e subterrâneas, deixando-os com altos índices de bactérias, inclusive com o aumento da concentração de nitrato nas águas subterrâneas. O presente trabalho visa estudar o desempenho de dois sistemas de membranas para reduzir a concentração de nitrato presente em águas de poços doces e salobros, contendo índices de nitrato acima dos padrões de potabilidade da legislação brasileira. Os desempenhos dos sistemas de membranas de microfiltração/nanofiltração e ultrafiltração/osmose inversa, foram estudados em função de seus limites de pressões de operações para diferentes níveis de concentrações de nitrato presentes nos meios aquosos. Os níveis das pressões de operações para todas as águas estudadas foram obtidos com auxílio de um simulador de processos de membranas (Reverse Osmose System Analysis), o qual contribui para realizar o planejamento experimental em função das pressões de operações versus concentrações nitrato. A primeira fase do trabalho os dois sistemas operaram com uma solução de nitrato na faixa de 0,67 mg.L-1 ≤ [N-N03-] ≤ 23,3 mg.L-1 visando explorar os níveis das taxas rejeição do nitrato em função de suas pressões de operações. Os desempenhos dos dois sistemas de membranas foram estudados com água doce de poço contaminada com nitrato, água de abastecimento da rede do LABDES e água de poço salobra, ambas com adição de 20,8 mg.L-1 de nitrato. Os resultados das taxas de rejeição de nitrato para os dois sistemas foram comparados em função do tipo de água de alimentação e seus níveis de concentrações de nitrato. Observou-se que o sistema de membranas de ultrafiltração/osmose inversa apresentou uma remoção de nitrato superior para todos os casos estudados, quando comparados com os obtidos pelo sistema de microfiltração/nanofiltração. Comparando os resultados para uma pressão de operação comum para os dois sistemas de membranas estudados de 3,2 bar o sistema de membrana de microfiltração/nanofiltração conseguiu uma taxa de remoção de 54,50% e o sistema de ultrafiltração/osmose inversa foi de 86,10% para uma concentração de 20,8 mg.L-1 de nitrato na água doce de poço. Observou-se que uma redução de nitrato e dos sólidos totais dissolvidos em águas doces para os padrões de potabilidade foram significativas para o sistema de ultrafiltração/osmose inversa do que a do sistema de microfiltração/nanofiltração, em função da pressão de operação. Com auxilio do MINITAB Versão 17.0 os modelos foram validados a partir das curvas dos dados experimentais para os dois sistemas de membranas estudados. / One of the great challenges of the present time has been the conservation and maintenance of the bodies of water of the world, due to its contaminations due to human activities. The diversity of toxic substances of different natures are conveyed as sources of high risk diseases for all beings and vegetations of the planet. One of the preliminary points is access to basic sanitation that most Brazilian cities do not have and that carry their waste to surface and underground springs, leaving them with high rates of bacteria, including with increasing nitrate concentration in groundwater. The present work aims to study the performance of two membrane systems to reduce the concentration of nitrate present in waters of sweet and brackish wells, containing nitrate indices above the potability standards of Brazilian legislation. The performances of the microfiltration/nanofiltration and ultrafiltration/reverse osmosis membranes systems were studied as a function of their operating pressure limits for different levels of nitrate concentrations present in the aqueous media. The operating pressure levels for all studied waters were obtained using a Reverse Osmose System Analysis, which contributes to perform the experimental planning as a function of the operating pressures versus nitrate concentrations. In the first phase of the work the two systems operated with a nitrate solution in the range of 0,67 mg.L-1 ≤ [N-N03-] ≤ 23,3 mg.L-1 to explore the levels of nitrate rejection rates as a function of their pressures Operations. The performances of the two membrane systems were studied with fresh water from well contaminated with nitrate, LABDES network water supply and brackish water, both with addition of 20,8 mg.L-1 of nitrate. The results of the nitrate rejection rates for the two systems were compared according to the type of feed water and their levels of nitrate concentrations. It was observed that the ultrafiltration / reverse osmosis membrane system showed superior nitrate removal for all the studied cases when compared to those obtained by the microfiltration / nanofiltration system. Comparing the results to a common operating pressure for the two 3,2 bar membrane systems studied, the microfiltration/nanofiltration membrane system achieved a removal rate of 54,50% and the ultrafiltration/reverse osmosis system was 86,10% for a concentration of 20,8 mg.L-1 nitrate in freshwater well. It was observed that a reduction of nitrate and total solids dissolved in fresh water to the potability standards were significant for the ultrafiltration / reverse osmosis system than that of the microfiltration/nanofiltration system as a function of the operating pressure. With the help of MINITAB Version 17.0 the models were validated from the curves of the experimental data for the two systems of membranes studied.

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos através de nanofiltração, com utilização de membrana de poliamida. A membrana utilizada constituída de poliamida apresentou uma boa permeabilidade hidráulica, constatada pela linearidade de fluxo com a variação de pressão de trabalho. Os metais estudados foram cobre, cádmio, zinco, chumbo e níquel com especiação de nitrato e sulfato. O desempenho do sistema foi verificado pela variação dos parâmetros operacionais (pressão e fluxo), associados também com a variação da salinidade e da concentração do metal. Em uma etapa inicial estudou-se a remoção de metais (nitrato e sulfato) isoladamente em uma mesma concentração molar, na pressão de 10 bar, comparando-se as rejeições com e sem agente complexante (EDTA). Em uma segunda etapa, estudou-se o desempenho da membrana, com misturas dos metais (nitrato) e mistura de metais (sulfato), também com e sem agente complexante, os resultados mostraram que a presença de agente complexante melhorou a rejeição dos metais. Nestas misturas estudaram-se os efeitos das concentrações (0,001; 0,0005 e 0,0001mol/L) e das pressões (5; 7; 10 e 12,5 bar) no sistema de remoção, constatou-se que o aumento da concentração e diminuição da pressão afeta a remoção. Em uma terceira etapa, estudou-se a influência da salinidade pela mistura de dois metais de mesma especiação (sulfato), comparando a remoção na pressão de 10 bar. Os resultados atestaram uma rejeição maior que 94 % para todos metais, na pressão de 10 bar, indicando um excelente desempenho e fluxo adequado, daí viabilidade de processo para todas as concentrações testadas. A pertinência do teste se justifica pela adequação do permeado ao atendimento aos padrões ambientais de concentração de metais e confirmam a eficácia do sistema de nanofiltração na remoção de metais pesados / The objective of this work was to study the removal of heavy metals of aqueous synthetic efluentes through nanofiltração, with use of polyamide membrane. The membrane used constituted of polyamide it presented a good hydraulic permeabilidade, verified by the flow linearidade with the variation of work pressure. The studied metals were copper, cadmium, zinc, lead and nickel with speciation of nitrate and sulfate. The performance of the system was verified by the variation of the operational parameters (pressure and flow), also associated with the variation of the salinity and of the concentration of the metal. In an initial stage it was studied the removal of metals (nitrate and sulfate) separately in a same concentration molar, in the pressure of 10 bar, being compared the rejections with and without agent complexante (EDTA). In a second stage, it was studied the performance of the membrane, with mixtures of the metals (nitrate) and mixture of metals (sulfate), also with and without agent complexante, the results showed that the presence of agent complexante improved the rejection of the metals. In these mixtures they were studied the effects of the concentrations (0,001; 0,0005 and 0,0001mol/L) and of the pressures (5; 7; 10 and 12,5 bar) in the removal system, it was verified that the increase of the concentration and decrease of the pressure affects the removal. In a third stage, it was studied the influence of the salinity by the mixture of two metals of same speciation (sulfate), comparing the removal in the pressure of 10 bar. The results attested a larger rejection than 94% for all metals, in the pressure of 10 bar, indicating an excellent acting and appropriate flow, then process viability for all of the tested concentrations. The importance of the test is justified for the adaptation of the permeated to the service to the environmental patterns of concentration of metals and they confirm the effectiveness of the nanofiltração system in the removal of heavy metals

Os efluentes contendo cádmio podem ser gerados dos por várias indústrias. A aplicação de ambas as tecnologias osmose inversa (OI) e nanofiltração (NF) para o tratamento de efluentes contendo o íon cádmio para reduzir a degradação ambiental foram estudadas no presente trabalho. Amostras sintéticas contendo o íon cádmio em várias concentrações foram preparadas e submetidas aos tratamentos por OI e NF em escala laboratorial. Assim, dividiu-se o processo de remoção em três etapas: 1- analisou-se os processos de osmose inversa e nanofiltração em termos da rejeição do íon cádmio, onde se correlacionou e avaliou os principais parâmetros de processos (concentração da solução alimentação, fluxo de permeado e pressão) e comparou-se os sistemas entre si. Nas etapas 2 e 3 avaliou-se os efeitos da salinidade utilizando os contra-íons zinco e sódio respectivamente, sobre a rejeição do íon cádmio no sistema de osmose inversa em soluções aquosas contendo misturas de sulfato de cádmio e sulfato de zinco, e sulfato de cádmio e sulfato de sódio. Mediu-se as concentrações de cádmio e zinco por espectroscopia de absorção atômica e as concentrações de sulfato e sódio por cromatografia de íons. Os resultados obtidos na primeira etapa dos experimentos mostram que a osmose inversa e nanofiltração são eficientes na remoção de cádmio, onde se obteve as taxas médias de rejeição de 92,4% e 96,6% respectivamente, sendo esses valores iguais em magnitude, tendo em vista os valores da incerteza padrão relativa associada a esses resultados. Em ambos os sitemas, os fluxos de permeado e as rejeições não sofreram influência do aumento da concentração de cádmio na solução alimentação.Na etapa 2, os resultados mostraram a diminuição da rejeição de cádmio com o aumento da concentração de sulfato de zinco na alimentação, sendo esse fenômeno atribuído a semelhança existente entre os íons Cd2+ e Zn2+ associados aos seus raios iônicos de hidratação e as energias de hidratação. Foram observadas as quedas do fluxo de permeado e das rejeições com o aumento da concentração de alimentação provavelmente devido ao efeito da polarização. Na etapa 3, a rejeição do íon cádmio não foi afetada pelo aumento da concentração de sulfato de sódio na alimentação, assim como os fluxos de permeado. Outro aspecto relacionado à rejeição é que a difusão do sódio através da membrana é favorecida frente à difusão do cádmio, sendo atribuído ao menor raio de hidratação do sódio / Effluents containing cadmium may be produced by a variety of industries. The application of the reverse osmosis and nanofiltration technologies for the treatment of effluents containing cadmium, in order to reduce environmental degradation, were studied in the present work. Synthetic samples containing the cadmium ion in different concentrations were prepared and treated by reverse osmosis and nanofiltration. The removal process was divided in three steps: 1- the reverse osmosis and nanofiltration processes were analyzed concerning the rejection of the cadmium ion, correlating and evaluating the main process parameters (feeding solution concentration, permeated flow and pressure), and comparing the systems between themselves. In steps 2 and 3, the effects of salinity in the elimination of the cadmium ion in aqueous solutions, containing a combination of cadmium sulfate and zinc sulfate, or a combination of cadmium sulfate and sodium sulfate, were assessed by the use of zinc and sodium counterions. The concentrations of cadmium and zinc were measured by atomic absorption spectroscopy, and the concentrations of sulfate and sodium were measured by ion chromatography. The results obtained in the first step of the experiments show that the reverse osmosis and the nanofiltration processes are efficient in removing cadmium, with an average rejection rate of 92,4% and 96,6%, respectively. Considering the standard relative incertitude associated to the results, the values obtained are considered of the same magnitude. In both systems, the permeated flow and the rejects were not influenced by a rise in cadmium concentration in the feeding solution. In step 2, the results showed a decrease in cadmium rejection related with a rise in the zinc sulfate concentration in the feeding solution. This phenomenon is due to the similarity between the Cd2+ and Zn2+ ions, associated to their hydration ionic radius and to their hydration energies. A decrease in the permeated flow and of the rejects related to a rise in the feeding concentration was observed and was probably due to the polarization effect. In step 3, the cadmium ion rejection was not affected by a sodium sulphate concentration rise in the feeding, as well as in the permeated flow. Another aspect related to the rejection is that, due to its smaller hydration radius, sodium has a better diffusion rate through the membrane than cadmium

Orientador: Miriam Dupas Hubinger / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EmiliodeCarvalho_M.pdf: 13604632 bytes, checksum: 4270ae81b2660ac8c4ff7da858666d64 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é uma fruta do cerrado que apresenta alto teor de compostos fenólicos, carotenóides e alta atividade antioxidante. A microencapsulação dos polifenóis pode aumentar a sua estabilidade a fatores externos como luz e oxigênio, em relação a sua forma livre. Além disso, ajuda a reduzir os gostos indesejávies. Este trabalho teve como objetivo estudar a microencapsulação dos compostos bioativos dos extratos aquosos do pequi. Foram preparados extratos aquosos de diferentes razões fruta:água (1:2 e 1:3) com os seguintes parâmetros fixados: 1 h de extração, 25 C. Em seguida os extratos foram concentrados por nanofiltração, em uma membrana do tipo espiral com massa molecular de corte de 150 a 300 g/mol e área de 1,2 m2, onde foram avaliadas as condições de processo via: fluxo de permeado (8,4 a 16,6 L/hm2) e índice de retenção (93 a 95%). Os extratos obtidos foram microencapsulados usando um secador do tipo spray dryer, com os seguintes parâmetros fixados: vazão de ar de secagem de 300 m3/h, vazão do ar comprimido de 1,85 m3/h e pressão do ar comprimido de 3 bar. Foi inicialmente investigada a influência de cinco tipos de materiais de parede (Maltodextrina 10 DE, Maltodextrina 20 DE, Xarope de Glicose, HiCap e Snow Flake) e sua respectiva concentração (0 a 20% p/p) na retenção de polifenóis. Posteriormente foram avaliados os efeitos da temperatura do ar de entrada (140 C e 180 C) e diferentes diâmetros de bico atomizadores (1,0 e 2,0 mm) na qualidade dos pós gerados. As microesferas obtidas foram caracterizadas em relação ao conteúdo de umidade, atividade de água, higroscopicidade, distribuição de tamanho e diâmetro médio de partículas, temperatura de transição vítrea e microestrutura. No geral, as partículas produzidas apresentaram formato esférico sem rachaduras ou poros quando atomizadas a 180 C e formato mais irregular à 140 C. Além disso, foram também determinados: a retenção de polifenóis, atividade antioxidante via DPPH e FRAP e a estabilidade a 45 C por 49 dias. As micropartículas apresentaram retenção de polifenóis na ordem de 67 a 72% e atividade antioxidante de 42 a 68% de inibição via DPPH e 48 a 83 mg/g via FRAP. A estabilidade dos polifenóis ao longo do tempo foi analisada via espectrofotometria e cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE). A análise via CLAE se mostrou mais confiável e as partículas atomizadas apresentaram uma menor degradação com o tempo, em relação às amostras liofilizadas. Independentemente do modo de produção do extrato, a microencapsulação à 140 C/1,0 mm foi mais adequada / Abstract: Pequi (Caryocar brasiliense Camb.) is a Brazilian fruit with high levels of phenolic compounds and high antioxidant activity but its phytochemical aspects are little known. The bioactive compounds present in pequi could be added to formulated foods and beverages. However these compounds are generally unstable in liquid form and microencapsulation may increase its stability to external factors such as light and oxygen. This work aimed to study the extraction and the microencapsulation by spraydrying of polyphenols present in pequi. Aqueous extracts were prepared from different proportion of fruit:water (1:2 and 1:3), with the following parameters determined: 1 h of extraction at 25 C. Then the extracts were concentrated by nanofiltration, in a spiral wound membrane with a molecular cut-off of 150 to 300 g/mol, and 1.2 m2 of active area and the process conditions were evaluated by: permeate flux, wich varied from 8.4 to 16.6 L /h.m2 and retention of phnolics index, wich varied from 93 to 95 %. The extracts were microencapsulated using a spray dryer with the following fixed parameters: drying air flow of 300 m3/h, compressed air flow of 1.85 m3/h and air pressure of 3 bar. The initial variables were: wall material concentration (0 to 20%) and type (maltodextrin 10 DE and 20 DE, Glucose Syrup, Hicap and Snow Flake). Highest polyphenols retention was the target. For the chosen condition: 15% of mixture - Snow Flake/maltodextrin 10 DE (1/3), drying temperature (140 C and 180 C) and nozzle diameter variation (1.0 and 2.0 mm) were investigated. The microspheres were characterized with respect to moisture content, water activity, hygroscopicity, size particle distribution and particle diameter, glass transition temperature and microstructure. In general, the spherical particles produced exhibited no cracks or pores when atomised at 180 C and were more irregular when atomised at 140 C. Moreover, polyphenol retention, antioxidant activity by DPPH and FRAP and stability at 45 C for 49 days were also determined. The microparticles showed 67 to 72 % of polyphenol retention and antioxidant activity of 42 to 68 % inhibition by DPPH and 48 to 83 mg/g by FRAP. The polyphenols stability was analyzed by spectrophotometer and high performance liquid chromatography (HPLC). The analysis by HPLC showed the most reliable and the atomized particles had lower degradation compared to lyophilized samples. Regardless of the method of production of the extract, microencapsulation using 140 C/1.0 mm was more suitable / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, José Carlos Cunha Petrus / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_BeatrizCamargoBarrosdeSilveira_D.pdf: 3783917 bytes, checksum: ffc631a9a3cfa0021eaa16fa5a23cc16 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A própolis é um produto natural rico em flavonóides e ácidos fenólicos, além de outros grupos químicos, incluindo minerais e vitaminas. O uso do álcool como solvente gera alguns entraves, tanto para o consumo direto quanto para o uso na indústria de alimentos, como o seu alto sabor residual e algumas reações adversas. Uma forma de viabilizar o uso da água como solvente é o estudo da extração em diferentes pHs seguida de concentração do extrato, que além de ser necessária para o uso industrial, reduz a quantidade de solvente na solução. Em vista disso, esta tese visou desenvolver um novo extrato de própolis, proveniente do extrato aquoso obtido em pHs diferenciados (4,38,0), sendo concentrado por nanofiltração. O extrato preparado com pH 8,0 apresentou um aumento de 40% em compostos fenólicos e atividade antioxidante duas vezes maior que o extrato aquoso sem alteração de pH (4,3). Foram realizados diversos ensaios do processo de nanofiltração com variação de temperatura (2357°C), pressão (5,38,7 bar) e pH de extração (4,37,7), seguindo um planejamento fatorial 23, com 17 ensaios totais. Como variáveis de resposta, analisouse o teor de flavonóides e polifenóis do produto concentrado, e o fluxo de permeado durante o processamento. O fluxo de permeado variou entre 25 e 75 L/(h.m2) de acordo com a pressão e temperatura utilizada, ambas atuando de forma diretamente proporcional ao fluxo. A validade do processo foi medida pela comparação dos produtos obtidos da concentração dos extratos aquosos com o extrato alcoólico tradicional, considerandose o teor de flavonóides e compostos fenólicos existentes no extrato concentrado. Além disso, foi feita uma avaliação da vida de prateleira dos extratos obtidos durante 90 dias em diferentes temperaturas (5°C, 22°C e 40°C) para verificar a estabilidade do produto frente às diversas condições de estocagem. Verificou-se que os compostos funcionais do extrato aquoso de própolis foram susceptíveis ao tempo de armazenamento e à temperatura, sendo que os melhores resultados foram obtidos para temperatura de 5°C,em que houve uma menor degradação dos compostos com o tempo. O extrato de própolis aquoso preparado em meio alcalino, seguido de nanofiltração gerou um produto rico em compostos fenólicos e flavonóides, podendo ser uma alternativa ao extrato etanólico / Abstract: Propolis is a natural product rich in flavonoids and phenolic compounds and also other chemical groups, as mineral and vitamins (provitamins A and B complex vitamins). Its extract is commercially found in alcoholic solution but the use of ethanol as solvent can have some disadvantages for human consumption and for industrial application, due to the high residual flavor and adverse reactions. One way of making water a feasible solvent is studying the extraction at different pHs and the concentration of the extract. The concentration is needed for industrial usage, since it reduces the solvent amount. This thesis envisioned the development of a novel propolis extract from aqueous products with different pHs, using membrane concentration by nanofiltration. The extract prepared with pH 8,0 showed a 40% increase on phenolic compounds and antioxidant activity two times higher than the aqueous extract without any pH modification. Several trials for membrane concentration, varying the temperature (2357°C), pressure (5,38,7 bar) and pH (4,37,7) of the extraction were carried out, following a 23 experimental design, with 17 assays. Flavonoids and phenolic compounds of the concentrate during the process were analyzed as response variables. Permeate flux varied between 25 and 75 L/h.m2 depending on the applied pressure and temperature, both acting directly proportional to the flux. The validity of the process was measured using the comparison among the products obtained through traditional alcoholic and aqueous extract concentration, considering the amount of flavonoids and phenolic compounds between the concentrated and permeated extracts. Moreover, the evaluation of shelf life of the extracts was carried out considering different temperature conditions (5°, 22° and 40° C) during 90 days. The functional compounds of the aqueous extract were susceptible to the storage temperature and the best results were obtained at 5°C, condition that preserved the functional compounds along the storage time. Alkaline aqueous propolis extract, followed by a nanofiltration process, made a product rich in interest functional compounds becoming an alternative to the ethanolic extract / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos