Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:45:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Preparação e caracterização de membranas microporosas, estudo de sua utilização na clarificação e estabilização biológica do chope. As membranas foram preparadas a partir de soluções poliméricas de Polietersulfona (PES) puro ou associado à polivinilpirrolidona (PVP) e Polifluoreto de Vinilideno (PVDF) associado ao Cloreto de Lítio (LiCl). Foram clarificados chopes pré-filtrados, com terra diatomácea, e sem pré-filtração. Analisou-se a permeabilidade, redução de tanino, cor e contagem de bolores e leveduras do chope ultrafiltrado através de filtração perpendicular e tangencial. Os resultados mostraram diferenças significantes nas morfologias e nas propriedades funcionais das membranas em função das variações em sua composição química. A redução de fluxo permeado foi atribuída, predominantemente, ao entupimento interno dos poros da membrana. Chopes clarificados, através de membranas selecionadas, apresentaram valores de turbidez abaixo de 0,3 EBC estando de acordo com os padrões de qualidade especificados nos protocolos da European Brewery Convention.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328253.pdf: 1657133 bytes, checksum: 67da3186e6d1046e09fbe8022ad1b1a1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os processos de separação por membranas são largamente empregados na indústria de alimentos devido a sua seletividade e fácil escalonamento. Suas aplicações envolvem desde concentração e purificações de bioprodutos, até os tratamentos de efluentes. Um dos problemas enfrentados por esta técnica é a redução da permeabilidade causada pela polarização por concentração e incrustação da membrana. Dentro deste contexto, o presente trabalho avaliou a aplicação de campo magnético no processo de ultrafiltração (UF) de soluções proteicas como alternativa para melhorar o desempenho e a recuperação da permeabilidade após a UF. Os ensaios de permeação foram realizados em um módulo tangencial, com soluções modelos constituídas de albumina do soro bovino (ASB), leite e soro do leite, na ausência e presença dos sais cloreto de sódio (NaCl), sulfato de amônio((NH4)2SO4) e cloreto de cálcio (CaCl2) em diferentes pH (4,0; 6,5 e 8,0). A alimentação foi permeada em membranas de UF confeccionadas de polietersulfona hidrofílica com massa molar de corte de 50 kDa, na ausência (SC) e presença (CC) de um campo magnético de 0,7 T, perpendicular à superfície da membrana. O efeito da indução magnética (IM) das soluções também foi estudado pela circulação da solução através de um campo de mesma intensidade durante 2 h. Após a compactação e a determinação da permeabilidade da membrana nova com água ultrapura, foram realizadas as permeações das soluções proteicas. Após cada ensaio de UF foram realizadas a limpeza física e química para avaliar a recuperação da permeabilidade da membrana. Observou-se que a adição dos sais à solução causou a diminuição do fluxo de permeado. O pH da solução influenciou no desempenho das membranas, sendo que quanto mais perto do ponto isoelétrico (pI) da solução de ASB (4,7), ocorria uma maior incrustação da membrana, com isso, uma menor recuperação do fluxo de permeado e permeabilidade. A presença do campo magnético (CC) e o efeito de indução magnética (IM) da solução mostraram-se eficientes no aumento de fluxo de permeado e na recuperação da permeabilidade, diminuindo os efeitos da incrustação da membrana, com exceção para os experimentos realizados com soro de leite. A retenção das proteínas pela membrana manteve-se praticamente constante tanto na presença do campo magnético quanto nos ensaios nos quais foi avaliado o efeito da indução magnética em todos os experimentos, exceto quando a alimentação consistiu do soro de leite com adição de NaCl, na qual observou-se um aumento comparado à permeação do soro de leite sem12sal. A aplicação do campo magnético na UF de soluções proteicas provou ser uma alternativa atrativa para melhoria do desempenho do processo.<br> / Abstract : Membrane separation processes are widely used in the food industry due to their selectivity and easy scale-up. Their applications involve from concentration and purification of bioproducts to wastewater treatment. One of the problems with this technique is the permeability reduction caused by concentration polarization and fouling of membrane. In this context, the present study evaluated the application of magnetic field in the ultrafiltration process (UF) of protein solutions as an alternative to improve the performance and recovery of permeability after UF. The permeation tests were performed in a tangential module with model solutions consisting of bovine serum albumin (BSA), milk and whey, in the absence and presence of the salts sodium chloride (NaCl), ammonium sulfate ((NH4)2SO4)) and calcium chloride (CaCl2) at different pH (4.0, 6.5 and 8.0). The feed was permeated through UF membranes made of hydrophilic polyethersulfone with 50 kDa molecular weight cut off (MWCO) in the absence (SC) and presence (CC) of 0.7 T magnetic field perpendicular to the membrane surface. The magnetic indution (IM) effect of solutions was also investigated by circulating the solution in a same intensity of field for 2 h. After compaction and determination of permeability of new membrane with ultrapure water, were performed permeations of protein solutions. After each UF run, physical and chemical cleaning were performed to evaluate the recovery of permeability membrane. It was observed that the addition of salts in the solution caused the decrease of the permeate flux. The pH of solution affect the membranes performance. When the pH of solution was close to the isoelectric point (pI) of BSA solution (4.7) higher membrane fouling occurred, thus, a lower recovery of permeate flow and permeability. The presence of the magnetic field (MF) and the magnetic indution (IM) effect of the solution were effective in increasing permeate flow and recovery of permeability, reducing the fouling effects in the membrane, except for the experiments performed with whey. The protein retention by the membrane remained almost constant in all experiments in the presence of magnetic field and in the assays where the of magnetic indution effect was assessed, except when the feed consisted of whey with the addition of NaCl, in which an increase compared to the permeation of unsalted whey was observed. The magnetic field application in UF of protein solutions proved to be an attractive alternative to improve the process performance.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213450.pdf: 425346 bytes, checksum: 68e81f15551858a441fd2472122d9bdb (MD5) / O refino tradicional do óleo de soja bruto consiste em submeter o produto às etapas de degomagem (retirada dos fosfolipídios), neutralização, branqueamento e desodorização. Recentemente, os processos de separação por membranas, notadamente a ultrafiltração, vêm despertando a atenção dos pesquisadores como uma alternativa viável, na etapa de degomagem do óleo, em substituição ao processo tradicional que utiliza adição de água quente ou vapor. A ultrafiltração apresenta algumas vantagens em relação ao processo tradicional, como redução no consumo de energia, eliminação do tratamento de águas residuárias e obtenção dos fosfolipídios, sem adição de produtos químicos. Neste trabalho, membranas de PES (Polietersulfona), puras ou combinadas com aditivos orgânicos e inorgânicos, foram preparadas através da técnica de inversão de fase. As membranas foram testadas quanto a permeabilidade à água, ao óleo puro e à micela hexano/óleo bruto em diferentes concentrações. Nos ensaios de filtração, utilizou-se uma célula de ultrafiltração, pressurizada com nitrogênio e operada com fluxo perpendicular. As membranas foram testadas sob diferentes condições operacionais. A membrana, denominada de MR4, composta de 20% de PES, apresentou os melhores resultados quando se considerou o fluxo permeado e a retenção de fosfolipídios. Conseguiu-se uma retenção de fosfolipídios da ordem 98,4%, utilizando-se a micela hexano/óleo bruto (3:1). Através de análise morfológica e funcional verificou-se a resistência físico-química da membrana frente ao hexano. A maior resistência que limita o fluxo de permeado foi devida à própria membrana durante a filtração. Foi testada ainda a dessolventização da micela através de membranas de osmose inversa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-22T16:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226461.pdf: 1057870 bytes, checksum: bfc68e4ef544378384f70c95885fefee (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-22T20:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 236505.pdf: 580471 bytes, checksum: 57a043070afd5a45800744410a3f1a9d (MD5) / O mercado mundial de queijos vem crescendo a cada ano e novas tecnologias vêm sendo incorporadas ao seu processamento visando à obtenção de um produto de melhor qualidade e melhor preço. A tecnologia de membranas vem sendo utilizada na concentração do leite e do soro. No primeiro caso, para produção de queijo e, no segundo, para incorporação do concentrado em produtos como iogurte, sorvetes e bebidas lácteas. Estes produtos têm sido bem aceitos pelo consumidor e o mercado vem crescendo a cada ano. Este estudo teve como objetivo a fabricação do queijo Minas Frescal, a partir do leite concentrado por ultrafiltração, utilizando-se Fatores de Redução Volumétrica (FRV), variando de 2,5 a 4,0. Os produtos foram avaliados quanto às suas características físico-químicas, rendimento e análise instrumental do perfil de textura. Foram avaliadas, também, as propriedades reológicas dos retentados de leite obtidos por ultrafiltração. Observou-se que, durante a concentração do leite por ultrafiltração, o fluxo permeado médio decresceu linearmente com o aumento do FRV. A partir dos concentrados, indiferente dos FRV utilizados, foi possível a fabricação de queijos tipo Minas Frescal coagulados diretamente na embalagem. Queijos fabricados com diferentes FRV apresentaram rendimento e características físico-químicas distintas. As medidas das propriedades de fluxo realizadas com os retentados mostraram que estes apresentaram comportamento Newtoniano. Nos concentrados observou-se boa correlação dos valores de energia de ativação encontrados com a relação de Arrhenius, verificando-se um aumento significativo destes valores com o aumento do FRV. Houve também boa correlação das curvas obtidas experimentalmente com o modelo generalizado de Maxwell com n=2.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327373.pdf: 1760570 bytes, checksum: 67abf413c56e20122ebb3db3d6889ff7 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho tem como objetivo principal estudar o tratamento da água produzida, oriunda da indústria de petróleo, para remoção de óleo e graxas por meio da tecnologia de membranas e uso de tensoativos. Com a crescente demanda por petróleo e seus derivados, é cada vez maior a produção de efluentes na indústria petroquímica. Esse efluente é indesejável e necessita de um gerenciamento adequado antes de sua disposição final, atendendo requisitos legais da legislação para seu descarte (CONAMA) ou ainda, requisitos técnicos para injeção dessa água tratada em poços de petróleo. Nesse trabalho foi avaliada a remoção de óleos e graxas no efluente sintético, o fluxo de filtração e a incrustação, se causada, na membrana. A membrana utilizada foi de ultrafiltração com massa molar de corte de 2 kDa, polimérica, fabricada pela Osmonics. Para as filtrações foram analisados três tipos de tensoativos, um aniônico, catiônico e não iônico, e a presença ou não de sal no efluente. Os maiores valores de fluxo ocorreram para a filtração com tensoativo aniônico e os menores valores para o catiônico. Com relação ao fluxo, ainda foi possível perceber que para os três casos, essa variável foi dependente da pressão. A maior polarização por concentração foi perceptível nos ensaios utilizando o surfactante aniônico, para os outros dois casos foi observado o fouling. Para o tensoativo catiônico, o fouling foi influenciado pela pressão, já para o tipo não iônico, nenhuma variável foi estatisticamente significativa nessa análise. Para ambos os tensoativos, o fouling teve valores elevados para a presença de sal e aumento da quantidade de tensoativo. A filtração com o tensoativo aniônico conduziu a percentuais de remoção do contaminante de 82% a 96%, para o catiônico foi de 87% a 95% e para o não iônico, os percentuais foram de 70% a 95%. As análises realizadas, incluindo análise de fluxo e incrustação, mostraram que o processo de membranas juntamente com o uso de tensoativos mostrou ser eficiente para a remoção do contaminante decano no efluente.<br> / Abstract : The work aims to study the treatment of produced water that comes from the oil industry, for removing oil and grease by means of membrane technology and the use of surfactants. With the increasing of demand for oil, it is increasing the production of effluents in the petrochemical industry. This effluent is undesirable and needs appropriate management before its final disposal, meeting legal requirements for its disposal legislation (CONAMA) or even technical requirements for this treated water injection in oil wells. In this study, we evaluated the removal of oils and greases in the synthetic effluent, flux filtration and fouling, caused the membrane. An ultrafiltration membrane was used with MWCO of 2 KD manufactured polymeric film, by Osmonic. For these filtrations there were analyzed three types of surfactants (anionic, cationic and nonionic), and presence or absence of salt in the effluent. The highest values for flux filtration occurred with anionic surfactant and lower values, for the cationic. With respect to the flux, it was still possible to see that for all three cases, this variable was dependent on the pressure. The highest values of concentration polarization in the tests were using anionic surfactant; for the other two cases, fouling was observed. For the cationic surfactant, the fouling was influenced by pressure; as for the non-ionic type, no variable was statistically significant in this analysis. For both surfactants, fouling had higher values for the presence of salt and increasing the amount of surfactant. Filtrations with the anionic surfactant lead to removal percentage 82%-96 %; for the cationic, from 87 to 95%; and for non-ionic, the percentages were from 70% to 95 %. All analyzes, including the analysis of flux and fouling process, have shown that the membranes technology, with the use of surfactants, is efficient for the removal of contaminant present in the effluent.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-20T13:36:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193334.pdf: 497623 bytes, checksum: f4a8476d284e0a81f875452b0c90f255 (MD5)

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 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>