Resumo: A sericina é uma proteína hidrofílica constituinte do casulo do bicho-da-seda que, durante o processo de degomagem da seda, é descartada como resíduo industrial. Entretanto, possui em sua composição grande parcela de aminoácidos polares que podem ser utilizados no desenvolvimento de biomateriais e produtos de alto valor agregado. Este trabalho apresenta o estudo da obtenção da sericina de alta massa molar por meio de extração aquosa e fracionamento por ultrafiltração; e a avaliação do potencial da sericina como biossorvente aplicado ao tratamento do corante sintético Bordeaux S e de cobre. Os processos de extração foram conduzidos variando a temperatura (80 °C e 120 °C), concentração de Na2CO3 (0 e 0,5 %). Foram avaliados o perfil de aminoácido e o comportamento reológico das soluções obtidas durante a extração em meio aquoso. Soluções contendo sericina obtida pela extração aquosa a 120 °C foram processadas em ultrafiltração com membranas de polissulfona de retenção nominal de 50 kDa em reciclo total, batelada, diafiltração e batelada associada a retrolavagem. As variáveis do processo que influenciam no fluxo de permeado foram avaliadas por meio de operação em reciclo total Do processo em batelada, foram estimados os mecanismos resistivos e mensuradas as perdas de massa por acúmulo na membrana. Sericina em pó, obtida mediante extração aquosa e desnaturação a frio foi utilizada como biossorvente para remoção de corante sintético Bordeaux S e do íon metálico de cobre. A biossorção do corante sintético foi conduzida em batelada, avaliando o pH, as cinéticas e processos de equilíbrio nas temperaturas de 20, 30 e 40 °C. A biossorção de íons cobre foi conduzida em batelada, avaliando o pH, as cinéticas e processo de equilíbrio nas temperaturas de 20, 40 e 60 °C. A extração da sericina por meio aquoso possibilitou um rendimento de extração de 23,99 ± 0,96 % a 120 °C e o perfil de massa molar obtida apresentou distribuição com predominância na faixa de 100 a 200 kDa; enquanto a extração com Na2CO3 proporcionou rendimento de extração de 30,04 ± 0,83 % com distribuição de massa molar inferior a 100 kDa. A reologia das soluções aquosas de sericina sugere comportamento pseudoplástico com aumento da viscosidade ao longo do tempo até agregação da sericina na forma de gel forte. O perfil de aminoácidos apresentou composição majoritária de aminoácidos polares, contendo serina (21,56 %), ácido aspártico (14,0 %), arginina (11,95 %), e glicina (23,2 %). O processo de ultrafiltração promoveu a remoção de sericina de baixa massa molar na corrente de permeado, entretanto, observou-se queda de fluxo da ordem de 90 %. O processo de batelada associada à retrolavagem permitiu a recuperação parcial de fluxo, entre 20 % a 24 % por ciclo. O mecanismo de bloqueio de poros predominante no processo de batelada foi o de bloqueio parcial de poros. As perdas de massa de sericina devido à retenção na membrana foram da ordem de 78,8 % e 81,4 % do montante presente na batelada; nas concentrações iniciais de sericina de 1,0 g L-1 e 3,0 g L-1, respectivamente. A sericina desnaturada mediante processo de congelamento e descongelamento apresentou morfologia não porosa e área superficial média de 18,52 m² g-1. O processo de biossorção de corante Bordeaux S ocorre em pH inferior a 3,5. A capacidade de biossorção obtida para sericina variou entre 192,03 ± 2,46 a 214,06 ± 2,46 mg g-1, para as temperaturas entre 20 e 40 °C. A partir da análise termodinâmica, constatou-se que o processo de biossorção do corante Bordeaux S com a sericina é espontâneo, com energia de Gibbs variando entre -14,19 a -13,46 kJ mol-1; exotérmico e de natureza física com a entalpia de -0,27 kJ mol-1; e processo sem a mudança conformacional, com entropia estimada em 46,12 J mol-1 K-1. O processo de biossorção de cobre foi favorável para pH acima do ponto isoiônico (entre 3,2 e 3,3), com a capacidade de biossorção entre 15,72 ± 0,42 a 21,77 ± 0,22 mg g-1, para temperaturas entre 20 e 60 °C. A partir da análise termodinâmica, constatou-se que o processo de biossorção de cobre com a sericina é espontâneo, com energia de Gibbs variando entre -6,31 a -3,45 kJ mol-1; exotérmico e de natureza química com entalpia de -27,80 kJ mol-1; e processo com aumento do grau de ordenação da superfície ocasionado pela complexação do cobre nos aminoácidos polares, com entropia estimada em -70,48 J mol-1 K-1. O modelo cinético e de equilíbrio com melhores capacidades preditivas para a biossorção do corante Bordeaux S e do cobre foram os modelos de pseudo-segunda ordem e a isoterma de Langmuir, respectivamente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/34770 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Silva, Vitor Renan da |
| Contributors | Scheer, Agnes de Paula, 1958-, Gimenes, Marcelino Luis, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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