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This study was to investigate theory and application of Osmotic Distillation (OD). OD is a new novel membrane separation process used for the concentration of aqueous solutions such as fruit juices without the application of heat. The present work was undertaken to investigate flux limitations focusing on feedside, membrane and stripper side characteristics of OD. Once the limiting areas were identified, further studies were undertaken to determine methods of minimizing those limitations without losing the quality and integrity of the liquid feed. A laboratory scale OD system was used to simulate the industrial process which takes place during the production of grape juice concentrate for the fruit juice industry. Results of a UF pretreatment study showed that the use of UF membranes with pore diameters of 0.1 fÝm or less as a pretreatment for the subsequent OD of grape juice resulted in significant increases in OD flux over that observed for juice not subjected to UF. The study of the physical properties of the feed played an important role in the explanation of the OD process. The increase in OD flux was attributed to a reduction in juice viscosity as the result of the removal of protein and other high molecular weight components. Apart from an increase in OD flux, UF pretreatment of the grape juice proved to be beneficial in other areas of the OD process. HPLC measurements showed that the normal concentration of fermentable sugars in standard 68 oBrix concentrate can be achieved at a lower Brix value in feed subjected to UF pretreatment, further reducing the need to handle highly viscous feeds. UF pretreatment also resulted in an increase in juice surface tension consequently reducing the tendency for membrane wet-out to occur. The study of the deoxygenation of the feed solution shows that the removal of dissolved gases by the pre boiling method and the perstraction with chemical reaction (PCR) method both had a positive affect on OD flux. Pre boiling the brine resulted in an indirect reduction in dissolved oxygen in the feed. Pre boiling both the feed and brine, further increased the flux. Throughout the PCR study, it was evident that stripper side mass transfer of O2 was not limited by flowrate but was limited by higher stripper concentration. However, the latter had an insignificant effect when the sulfite-oxygen reaction was catalysed. The use of a catalyst and increase in temperature gave a significant improvement in overall mass transfer coefficient. Ten types of hydrophobic microporous membranes were tested for their influence on OD flux. While the pore diameter is a considerable factor in mass transport of gases through the membrane, it was also noted that the type of membrane material used had an affect on the overall mass transfer. All top three performing membranes had pore diameters of 0.2 x 10-6 m and were made from polytetrafluoroethylene (PTFE). The choice of brine to use as the stripper was based on criteria that were confirmed by the brine studies performed here. The best performing stripper solutions demonstrating the greatest improvement in OD flux over the most commonly used brines, NaCl, CaCl2 and CH3COOK were aqueous solutions of potassium salts of phosphoric acid, pyrophosphoric acid and blends thereof. These salts agreed with all the required characteristics of a suitable brine, demonstrating high solubility rates, supporting the ability to lower water vapour pressure. The study of the corrosion effects of brine salts confirmed the phosphate salts are superior demonstrating some of the lowest corrosion rates and highest pH.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1685233 bytes, checksum: 2d7aab22adfe49e2d84420a0580054a2 (MD5) Previous issue date: 2010-08-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Effluents from textile industries are recalcitrant to biological degradation, resulting in problems such as low on color removal and COD removal. In this paper, alternatives to conventional treatments of effluents from the textile industry were investigated. They have applied advanced oxidation process for effluent treated H2O2/UV alone for treated wastewater and in combination with ultrafiltration for the raw wastewater and treated by activated sludge extended aeration. The application of the various proposed treatments aimed to increase the removal of recalcitrant organic matter (COD), color and acute toxicity and identify interfering with each treatment. The experiment based on response surface method was applied to evaluate the interactive effects of factors (pH, dose of H2O2 and reaction time) on the removal efficiency of COD and color, and optimize the operational conditions of each treatment process investigated. The effects were determined by measuring the concentration of COD and color. The models for COD and color removal in the combined treatment (UF + H2O2/UV) were well adjusted, resulting in optimized parameters such as pH = 6, dose of H2O2 = 8 mmol.L-1 and reaction time = 80 minutes were the variables optimized for this process, it reached an efficiency of 90% for COD and color. In applying (Activated Sludge + H2O2/UV) the treated effluent by activated sludge was not possible to generate a model, because none of the factors was significant, analysis of response surfaces was obtained as optimized parameters pH = 3, dose H2O2 = 12 mmol.L-1 and reaction time = 60 minutes, it reached an efficiency of 85% to 75% for COD and color. Finally the application of combined treatment (BRM + H2O2/UV) presented model well suited for color removal, but not presented for COD, and pH = 7, dose of H2O2 = 5 mmol.L-1 and reaction time of 50 minutes with removal efficiency of 95% of COD and 87% color. / Efluentes de indústrias têxteis apresentam recalcitrância à degradação biológica, resultando em problemas como baixa remoção de cor e relativa remoção de DQO. Neste trabalho, alternativas aos tratamentos convencionais de efluentes da indústria têxtil foram investigadas. Aplicou-se o processo oxidativo avançado H2O2/UV isoladamente para efluente tratado e em conjunto com a ultrafiltração para o efluente bruto e tratado por sistema de lodos ativados de aeração prolongada. Da aplicação dos diferentes tratamentos propostos objetivou-se aumentar a remoção da matéria orgânica recalcitrante (DQO), cor e toxicidade aguda e identificar interferentes a cada tratamento. O delineamento experimental baseado no método de superfície de resposta foi aplicado para avaliar os efeitos interativos de fatores (pH, dose de H2O2 e tempo de reação) sobre a eficiência de remoção de DQO e cor e otimizar as condições operacionais do processo de cada tratamento investigado. Os efeitos foram determinados pela medida da concentração de DQO e cor. Os modelos gerados para remoção DQO e cor no tratamento combinado (UF+H2O2/UV) foram bem ajustados, obtendo-se como variáveis otimizadas pH = 6, dose de H2O2 = 8 mmol.L-1 e Tempo de reação = 80 minutos foram as variáveis otimizadas para este processo, onde alcançou uma eficiência de 90% para DQO e cor. Na aplicação de (Lodos Ativados + H2O2/UV) ao efluente tratado pelo sistema de lodos ativados não foi possível gerar um modelo, pois nenhum dos fatores foi significativo, da análise das superfícies de reposta obteve-se como variáveis otimizadas pH = 3, dose de H2O2 = 12 mmol.L-1 e Tempo de reação = 60 minutos, onde alcançou uma eficiência de 85% para DQO e 75% para cor. Por fim a aplicação do tratamento combinado (BRM + H2O2/UV), apresentou modelo bem ajustado para remoção de cor, porém não apresentou para DQO, sendo pH = 7, dose de H2O2 = 5 mmol.L-1 e tempo de reação de 50 minutos, com eficiência de remoção de 95% da DQO e 87% da cor.

O Brasil é um grande produtor de commodities alimentícias, e hoje o desenvolvimento da indústria de ingredientes para a geração de insumos de maior valor agregado a partir destas matérias-primas é uma área pouco explorada pelas indústrias brasileiras. O arroz se destaca no agronegócio brasileiro, já que o país figura como o nono maior produtor mundial. O arroz quebrado é um coproduto do beneficiamento do arroz branco polido. Este estudo teve como objetivo propor e avaliar um processo de obtenção de concentrados e hidrolisados proteicos de arroz, contribuindo na oferta de estratégias para o desenvolvimento tecnológico do setor no Brasil. Adicionalmente, deseja-se auxiliar na valoração do coproduto arroz quebrado, alimento de baixo valor comercial, base para a geração de matérias-primas já encontradas internacionalmente, e que apresentam grande potencial de desenvolvimento no mercado brasileiro. Dentro deste contexto, buscou-se estudar a aplicação da tecnologia de membranas neste processo, por ser uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético, já bem estabelecida e com aplicações crescentes na indústria de alimentos. O estudo iniciou com a avaliação da eficácia de um método rápido de extração alcalina de amido e proteína de arroz, no qual foi utilizada farinha de arroz derivada de arroz quebrado como matéria-prima, ao invés dos grãos quebrados, como no método tradicional. Nesse estudo, a partir do uso de uma razão substrato:solvente de 1:15, a etapa de extração foi realizada em estágio único a 30 oC em apenas 30 minutos – um curto tempo de extração se comparado ao método alcalino tradicional (24-48h). O rendimento da extração proteica com estas condições foi bastante elevado, atingiu 81,4 %. Observou-se ser possível realizar uma extração eficiente, com a minimização das reações indesejadas causadas pelo meio alcalino. Na segunda etapa foram avaliadas as propriedades funcionais do concentrado proteico obtido a partir do método rápido de extração alcalina. Além disso, suas propriedades foram comparadas com as de dois concentrados proteicos comerciais produzidos por extração enzimática. Foi observado que todos os concentrados proteicos avaliados apresentaram pobres propriedades funcionais, devido sobretudo a suas baixas solubilidades em condições de pH próximas à neutralidade e levemente ácidas, concluindo-se ser necessário estudos que visem a melhoria da solubilidade destas proteínas quando se busca uma aplicação mais abrangente das mesmas como ingredientes. Os resultados obtidos na primeira etapa deste estudo motivaram inicialmente o emprego da microfiltração na separação das correntes de amido e proteína do extrato alcalino, analisando a possibilidade de se obter um amido com elevada pureza e uma corrente de permeado contendo a proteína extraída. A análise global dos resultados obtidos nesse trabalho permite que seja destacado que a escolha da microfiltração para o processo de separação do amido e da proteína de arroz deve ser avaliada com cautela. Na quarta etapa deste estudo avaliou-se a aplicação da hidrólise enzimática parcial do concentrado proteico na solubilização da proteína de endosperma de arroz. A hidrólise parcial, realizada com Alcalase®, permitiu a solubilização de 40 % da proteína originalmente presente na suspensão de proteína extraída pelo método alcalino. Os peptídeos solúveis gerados apresentaram massa molar média de 1,18 ± 0,33 kDa, solubilidade proteica superior a 88,5 % na faixa de pH de 3 a 7 e boa capacidade de formação de espuma, apesar de formarem uma espuma de baixa estabilidade. Neste estudo o hidrolisado proteico foi concentrado e purificado por ultrafiltração, o que permitiu a redução de 68 % do conteúdo de sódio do produto. Concluiu-se que neste estudo foi possível propor um processo produtivo que permitiu a obtenção de ingredientes com adequadas propriedades nutricionais e funcionais a partir do coproduto arroz quebrado. / The Brazil is a large producer of food commodities, and today the development of the industry of ingredients to add value to these raw materials is an area little explored by the Brazilian industries. Rice stands out in the Brazilian agribusiness, as the country is the ninth largest producer. The broken rice is a byproduct derived from the processing of polished rice. This study aimed to propose and evaluate a process of obtaining rice protein concentrates and hydrolysates contributing to offer strategies for the technological development of the sector in Brazil. Additionally, it aims to assist in the valuation of the byproduct broken rice, a low commercial value food which is the basis for the generation of raw materials already found internationally, and which have great potential in the Brazilian market. Within this context, it sought to study the application of membrane technology in this process, because it is a clean, low-energy, well-established technology, with growing applications in the food industry. The study began with the evaluation of the effectiveness of a fast alkaline extraction method for obtaining rice starch and protein, using rice flour derived from broken rice as raw material, instead of broken grains, as in the traditional method. In this study, with the use of a substrate:solvent ratio of 1:15, the extraction step was performed in a single stage at 30 °C in 30 minutes - a short extraction time compared to traditional alkaline method (24-48h). The yield of protein extraction with these conditions was very high, reached 81.4%. It was possible to perform an efficient extraction, with the minimization of undesired reactions caused by the alkaline medium. In the second stage of this study were evaluated the functional properties of the protein concentrate obtained by the fast alkaline extraction method. In addition, their properties were compared with two commercial concentrated protein produced by enzymatic extraction. It was observed that all the evaluated protein concentrates showed poor functional properties, mainly due to their low solubility at pH conditions close to neutrality and slightly acidic, concluding that it is necessary studies aimed to improve the solubility of these proteins in order to seek more applications of this ingredient. The results obtained in the first step of this study initially motivated the use of microfiltration to separate the starch and protein chains of the alkali extract, analyzing the possibility of obtaining a starch with high purity and a permeate stream containing the extracted protein. The global analysis of the results obtained in this work allows it to be noted that the choice of microfiltration for the separation process of starch and rice protein should be evaluated with caution. In the fourth stage of this study was evaluated the application of the partial enzymatic hydrolysis in solubilization of rice endosperm protein. The partial hydrolysis performed with Alcalase allowed solubilization of 40% of the protein originally present in the protein suspension extracted by the alkaline method. The generated soluble peptides had molecular weight average of 1.18 ± 0.33 kDa, protein solubility higher than 88.5 % in the pH range 3 to 7, and good foaming ability, while forming a low stable foam. In this study, the protein hydrolyzate was concentrated and purified by ultrafiltration, allowing 68 % reduction in the sodium content of the product. It is concluded that in this study was proposed a production process allowing obtaining ingredients with suitable nutritional and functional properties from the byproduct broken rice.

Abstract Blackcurrants (Ribes nigrum L.) are widely consumed due to their favourable taste and health-promoting effects. The berries and extracts from different parts of the plant show anticarcinogenic, antioxidative and anti-inflammatory properties, and are effective in reducing the risk of cardiovascular disease and in promoting brain health. These health-promoting benefits are due to high concentrations of valuable compounds such as anthocyanins and flavonols in blackcurrants. However, these compounds are sensitive to heat and processing and some are lost when the berries are processed into products such as jams, purees and juices. Industrial processing of juices is a multistep process that typically includes enzyme treatment, pressing, pasteurisation, clarification and usually also thermal concentration. Alternative minimal processing technologies are required to preserve the health-promoting compounds in products by avoiding the use of high temperatures and extensive clarification. Integrated membrane technology, i.e. combined ultrafiltration and reverse osmosis, was used in this thesis for the production of blackcurrant juice concentrate. Pre-treatment methods, such as enzymatic treatment, ultrafiltration, enzymatic treatment combined with ultrafiltration and centrifugation to increase the filtration efficiency in reverse osmosis were evaluated. Processing was modelled to define the resistances, using the resistance-in-series model. The preservation and concentration of anthocyanins and flavonols were analysed. The results indicated that the main resistance in the reverse osmosis process was polarisation resistance, while membrane resistance was lower and fouling resistance was one order of magnitude lower than the other resistances. The filtration efficiency results showed that the highest flux was achieved by ultrafiltered blackcurrant juice, but that the resulting juices were substantially lower in anthocyanins and flavonols, which were retained on the ultrafiltration membrane. Therefore, replacing ultrafiltration with centrifugation as the clarification method for juices is recommended. Value-added processing of blackcurrant was conceptualised by valorisation of the marc left in the berry pressing process for extraction of anthocyanin compounds. Conventional extraction was compared with microwave-assisted extraction (MAE), with the latter optimised using response surface methodology to achieve maximum efficiency in extracting anthocyanins. The optimum parameters found for MAE were: microwave power 700 W, extraction time 10 minutes, pH 2 adjusted with hydrochloric acid and a solid to solvent ratio of 0.05. Conventional extraction showed the best results when carried out at 80 °C for 300 minutes in aqueous solution with pH 2 adjusted by hydrochloric acid. Under these conditions, recovery of anthocyanins was still 10% lower than with MAE for only 10 minutes of extraction time. / Tiivistelmä Mustaherukoita käytetään paljon niiden hyvän maun ja terveyttä edistävien vaikutusten ansiosta. Marjoilla ja marjakasvin eri osien uutteilla on osoitettu olevan antikarsinogeenisia, antioksidatiivisia ja tulehduksia estäviä ominaisuuksia ja ne ovat tehokkaita pienentämään sydän- ja verisuonisairauksia. Ne edistävät myös aivojen terveyttä. Marjojen arvokkailla yhdisteillä kuten antosyanideillä ja flavonoleilla on terveyttä edistäviä vaikutuksia. Mustaherukassa on runsaasti näitä yhdisteitä. Hillojen, soseiden ja mehujen prosessoinnissa menetetään näitä hyödyllisiä yhdisteistä, koska ne ovat herkkiä lämmölle ja prosessoinnin vaikutuksille. Mehujen prosessoinnissa käytetään entsyymikäsittelyjä, puristusta, pastörointia, selkeytystä ja usein myös lämpökonsentrointia. Tuotteiden terveyttä edistävien yhdisteiden säilyttämiseksi tarvitaan uudenlaisia hellävaraisia prosessointitekniikoita ilman korkeita lämpötiloja ja voimakasta selkeyttämistä. Tässä työssä tutkittiin yhdistettyjen kalvotekniikoiden kuten ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin käyttöä mustaherukkatiivistemehun prosessoinnissa. Esikäsittelymenetelmiä, mm. entsyymikäsittelyä, ultrasuodatusta, entsyymikäsittelyn ja ultrasuodatuksen yhdistelmää sekä sentrifugointia, arvioitiin käänteisosmoosin suodatustehokkuuden parantamisessa. Suodatusvastuksen määrittämiseksi prosessi mallinnettiin käyttäen sarja -vastus mallia. Antosyanidien ja flavonolien säilyminen ja konsentroituminen prosesseissa määritettiin. Tulokset osoittivat, että suurin vastus käänteisosmoosissa aiheutui polarisaatiovastuksesta, kun taas kalvon vastus oli pienempi. Mallinnus osoitti myös, että likaantumisen aiheuttama vastus oli yhtä magnitudia alhaisempi kuin muut vastukset. Suodatusteho osoitti, että suurin virtaus saavutettiin ultrasuodatetulla mustaherukkamehulla. Ultrasuodatetussa mehussa oli kuitenkin huomattavasti vähemmän antosyaniineja ja flavonoleja, mikä johtui näiden yhdisteiden tarttumisesta ultrasuodatuskalvoon. Näin ollen, tämän työn tulokset suosittelevat ultrasuodatuksen korvaamista sentrifugoinnilla mehun kirkastusprosessissa. Mustaherukkamehun tuotannossa muodostuu sivutuotteena ns. puristekakkua, joka sisältää runsaasti antosyaaneja. Työssä kehitettiin antosyaanien talteenottoa tästä sivutuotteesta vertaamalla tavanomaista uuttotekniikkaa mikroaaltoavusteiseen uuttoon. Prosessi optimoitiin vastepintamenetelmällä mahdollisimman suuren antosyaanien uuttotehokkuuden saavuttamiseksi. Optimaaliset parametrit saatiin mikroaaltoavusteisessa uutossa teholla 700 W, uuttoajalla 10 minuuttia, kiintoaines-liuotin -suhteella 0,05 pH-arvossa 2, mikä saavutettiin lisäämällä suolahappoa. Tavanomaisessa uutossa parhaat antosyaanisaannot saavutettiin suolahappo-vesiliuoksella pH-arvossa 2 uuttamalla 300 minuuttia lämpötilassa 80 °C. Antosyaanisaanto oli kuitenkin tavanomaisessa uutossa optimiolosuhteissa 10% pienempi kuin mikroaaltoavusteisessa uutossa 10 minuutin uuttoajalla.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

O Brasil é um grande produtor de commodities alimentícias, e hoje o desenvolvimento da indústria de ingredientes para a geração de insumos de maior valor agregado a partir destas matérias-primas é uma área pouco explorada pelas indústrias brasileiras. O arroz se destaca no agronegócio brasileiro, já que o país figura como o nono maior produtor mundial. O arroz quebrado é um coproduto do beneficiamento do arroz branco polido. Este estudo teve como objetivo propor e avaliar um processo de obtenção de concentrados e hidrolisados proteicos de arroz, contribuindo na oferta de estratégias para o desenvolvimento tecnológico do setor no Brasil. Adicionalmente, deseja-se auxiliar na valoração do coproduto arroz quebrado, alimento de baixo valor comercial, base para a geração de matérias-primas já encontradas internacionalmente, e que apresentam grande potencial de desenvolvimento no mercado brasileiro. Dentro deste contexto, buscou-se estudar a aplicação da tecnologia de membranas neste processo, por ser uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético, já bem estabelecida e com aplicações crescentes na indústria de alimentos. O estudo iniciou com a avaliação da eficácia de um método rápido de extração alcalina de amido e proteína de arroz, no qual foi utilizada farinha de arroz derivada de arroz quebrado como matéria-prima, ao invés dos grãos quebrados, como no método tradicional. Nesse estudo, a partir do uso de uma razão substrato:solvente de 1:15, a etapa de extração foi realizada em estágio único a 30 oC em apenas 30 minutos – um curto tempo de extração se comparado ao método alcalino tradicional (24-48h). O rendimento da extração proteica com estas condições foi bastante elevado, atingiu 81,4 %. Observou-se ser possível realizar uma extração eficiente, com a minimização das reações indesejadas causadas pelo meio alcalino. Na segunda etapa foram avaliadas as propriedades funcionais do concentrado proteico obtido a partir do método rápido de extração alcalina. Além disso, suas propriedades foram comparadas com as de dois concentrados proteicos comerciais produzidos por extração enzimática. Foi observado que todos os concentrados proteicos avaliados apresentaram pobres propriedades funcionais, devido sobretudo a suas baixas solubilidades em condições de pH próximas à neutralidade e levemente ácidas, concluindo-se ser necessário estudos que visem a melhoria da solubilidade destas proteínas quando se busca uma aplicação mais abrangente das mesmas como ingredientes. Os resultados obtidos na primeira etapa deste estudo motivaram inicialmente o emprego da microfiltração na separação das correntes de amido e proteína do extrato alcalino, analisando a possibilidade de se obter um amido com elevada pureza e uma corrente de permeado contendo a proteína extraída. A análise global dos resultados obtidos nesse trabalho permite que seja destacado que a escolha da microfiltração para o processo de separação do amido e da proteína de arroz deve ser avaliada com cautela. Na quarta etapa deste estudo avaliou-se a aplicação da hidrólise enzimática parcial do concentrado proteico na solubilização da proteína de endosperma de arroz. A hidrólise parcial, realizada com Alcalase®, permitiu a solubilização de 40 % da proteína originalmente presente na suspensão de proteína extraída pelo método alcalino. Os peptídeos solúveis gerados apresentaram massa molar média de 1,18 ± 0,33 kDa, solubilidade proteica superior a 88,5 % na faixa de pH de 3 a 7 e boa capacidade de formação de espuma, apesar de formarem uma espuma de baixa estabilidade. Neste estudo o hidrolisado proteico foi concentrado e purificado por ultrafiltração, o que permitiu a redução de 68 % do conteúdo de sódio do produto. Concluiu-se que neste estudo foi possível propor um processo produtivo que permitiu a obtenção de ingredientes com adequadas propriedades nutricionais e funcionais a partir do coproduto arroz quebrado. / The Brazil is a large producer of food commodities, and today the development of the industry of ingredients to add value to these raw materials is an area little explored by the Brazilian industries. Rice stands out in the Brazilian agribusiness, as the country is the ninth largest producer. The broken rice is a byproduct derived from the processing of polished rice. This study aimed to propose and evaluate a process of obtaining rice protein concentrates and hydrolysates contributing to offer strategies for the technological development of the sector in Brazil. Additionally, it aims to assist in the valuation of the byproduct broken rice, a low commercial value food which is the basis for the generation of raw materials already found internationally, and which have great potential in the Brazilian market. Within this context, it sought to study the application of membrane technology in this process, because it is a clean, low-energy, well-established technology, with growing applications in the food industry. The study began with the evaluation of the effectiveness of a fast alkaline extraction method for obtaining rice starch and protein, using rice flour derived from broken rice as raw material, instead of broken grains, as in the traditional method. In this study, with the use of a substrate:solvent ratio of 1:15, the extraction step was performed in a single stage at 30 °C in 30 minutes - a short extraction time compared to traditional alkaline method (24-48h). The yield of protein extraction with these conditions was very high, reached 81.4%. It was possible to perform an efficient extraction, with the minimization of undesired reactions caused by the alkaline medium. In the second stage of this study were evaluated the functional properties of the protein concentrate obtained by the fast alkaline extraction method. In addition, their properties were compared with two commercial concentrated protein produced by enzymatic extraction. It was observed that all the evaluated protein concentrates showed poor functional properties, mainly due to their low solubility at pH conditions close to neutrality and slightly acidic, concluding that it is necessary studies aimed to improve the solubility of these proteins in order to seek more applications of this ingredient. The results obtained in the first step of this study initially motivated the use of microfiltration to separate the starch and protein chains of the alkali extract, analyzing the possibility of obtaining a starch with high purity and a permeate stream containing the extracted protein. The global analysis of the results obtained in this work allows it to be noted that the choice of microfiltration for the separation process of starch and rice protein should be evaluated with caution. In the fourth stage of this study was evaluated the application of the partial enzymatic hydrolysis in solubilization of rice endosperm protein. The partial hydrolysis performed with Alcalase allowed solubilization of 40% of the protein originally present in the protein suspension extracted by the alkaline method. The generated soluble peptides had molecular weight average of 1.18 ± 0.33 kDa, protein solubility higher than 88.5 % in the pH range 3 to 7, and good foaming ability, while forming a low stable foam. In this study, the protein hydrolyzate was concentrated and purified by ultrafiltration, allowing 68 % reduction in the sodium content of the product. It is concluded that in this study was proposed a production process allowing obtaining ingredients with suitable nutritional and functional properties from the byproduct broken rice.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2018-01-31T16:58:28Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2018-01-31T16:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A relação entre a poluição atmosférica e a saúde vem sendo estudada há muitos anos em grandes cidades ao redor de todo o mundo e recentemente em regiões de intensa queima de biomassa. Porto Nacional é um município do estado do Tocantins que vem sofrendo expressivo crescimento em decorrência da expansão da cultura de grãos. Está incluso no bioma cerrado, onde é costume o uso do fogo para limpeza dos campos de agricultura. O lidar é uma ferramenta que vem sendo usada para estudo do perfil óptico atmosférico mundialmente, não havendo registros de sua utilização no cerrado. Junto com o lidar, costuma-se também utilizar a análise de filtros de impactação de aerossóis para determinação da composição e concentração de material particulado, o qual está relacionado ao desenvolvimento de doenças respiratórias.Também não havia sido investigada a correlação das queimadas no Tocantins com a saúde respiratória da população. Esse estudo visa analisar o perfil óptico e químico dos aerossóis provenientes das queimadas na região e correlacionar as internações por doenças respiratórias com o número de focos de incêndio no município de Porto Nacional e no estado do Tocantins. Para isso, foram utilizados um sistema lidar móvel, dados dos sistemas MODIS e CALIPSO e filtros de impactação de aerossóis instalados em Porto Nacional, dados de queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e de saúde do banco de dados do Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde. Foram registradas com o uso do lidar camadas de aerossóis em agosto de 2015 a uma altitude de 2 a 3,5 km, com predomínio de poeira contaminada, resultado da mistura de poeira da crosta e produto de queimadas. A análise química dos aerossóis mostrou aumento de black carbon e óxidos de alumínio e sílicio em setembro/2013 e aumento de óxido de enxofre em dezembro de 2015. Através das análises de modelos lineares generalizados e correlação de Pearson, não foi encontrada relação entre o número de focos de incêndio e as internações por doenças respiratórias, apesar da significância estatística dos dados colhidos ter sido confirmada pelo stepwise. Sugere-se aprofundamento do estudo através da coleta direta de dados de saúde respiratória diários e de atendimento em pronto socorro. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP