O presente trabalho foi realizado com o objetivo de determinar as isotermas de dessorção e adsorção em grãos de arroz em casca em diferentes condições de temperatura e umidade relativa, além de analisar o fenômeno de histerese e investigar o comportamento termodinâmico dos processos de sorção nos grãos de arroz em casca. Para tanto, foram utilizados grãos de arroz irrigado, variedade Urucuia, processado em casca, provenientes da Fazenda Experimental da EPAMIG, região do sul de Minas Gerais. Os grãos foram colhidos manualmente com teor de água inicial de 0,28 (b.s.), sendo estes utilizados para análise do processo de dessorção. Para o processo de adsorção, os grãos de arroz em casca foram desidratados em estufa de circulação forçada de ar à temperatura de 80 °C até atingirem teor de água em torno de 0,02 (b.s.). Foi empregado o método estático para obtenção do teor de água de equilíbrio dos grãos de arroz em casca, em diferentes condições de temperatura (10, 20, 30, 40, 50 °C ± 1°C) e umidade relativa (entre 11 e 76% ± 2%). Para todos os testes, foram utilizadas amostras contendo 20 g, em três repetições por temperatura. As amostras foram pesadas periodicamente até que a variação de sua massa fosse menor ou igual a 0,001 g em três pesagens consecutivas. No final de cada processo, o teor de água de equilíbrio de cada amostra foi determinado pelo método gravimétrico. Aos dados observados do equilíbrio higroscópico dos grãos de arroz em casca, foram ajustados oito modelos matemáticos, utilizando o software Statistica 7.0 ® . O modelo mais adequado foi escolhido considerando o coeficiente de determinação (R 2 ), magnitude do erro médio relativo (MRE), desvio padrão da estimativa (SDE) e análise de distribuição de resíduos. Também foram determinadas as seguintes propriedades termodinâmicas da sorção de água nos grãos de arroz em casca: calor isostérico integral, entropia diferencial, energia livre de Gibbs, temperatura isocinética e teoria da compensação entalpia-entropia. De acordo com os resultados obtidos, pôde-se concluir que: (a) o teor de água de equilíbrio dos grãos de arroz em casca é diretamente proporcional à umidade relativa e decresce com o aumento da temperatura para um mesmo valor de atividade de água; (b) o modelo de Chung Pfost foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais dos grãos de arroz em casca; (c) as isotermas de dessorção e adsorção, representadas pelo modelo de Chung Pfost, exibiram um formato sigmoidal, característico de curva do tipo II; (d) os valores do teor de água de equilíbrio obtidos por dessorção foram maiores do que aqueles obtidos por adsorção, evidenciando o fenômeno de histerese; (e) com a redução do teor de água de equilíbrio, ocorre aumento da energia necessária para retirar água do produto, representada pelos valores do calor isostérico integral de dessorção, e aumento da energia liberada pela adsorção da água no produto, representada pelos valores do calor isostérico integral de adsorção; (f) para um mesmo valor de teor de água, os valores do calor isostérico integral de dessorção são maiores que os de adsorção; (g) com a redução do teor de água, ocorre aumento dos valores da entropia diferencial de dessorção e adsorção, sendo que, para um mesmo teor de água de equilíbrio, a entropia diferencial de dessorção é maior que a de adsorção; (h) a energia livre de Gibbs diminuiu com o aumento da temperatura, em ambos os processos, sendo que seus valores foram positivos para dessorção (processo endotérmico), e negativos para adsorção (processo exotérmico); (i) a teoria da compensação entalpia-entropia é aplicada ao fenômeno de sorção dos grãos de arroz em casca, onde os processos de dessorção e adsorção são controlados pela entalpia. | The present work was conducted in order to determine the desorption and adsorption isotherms in paddy rice grains, in different temperature and relative humidity conditions, besides to analyze the hysteresis phenomenon and investigate the thermodynamic behavior of the sorption processes in paddy rice grains. Rice grain irrigated of variety Urucuia, processed in paddy, from the experimental farm of EPAMIG, southern region of Minas Gerais, was used. The grains were harvested manually with initial moisture content of 0.28 (b.s.) and used for desorption process analysis. For the adsorption process, grains were dehydrated in a forced air circulation oven at 80 °C until reaching 0.02 (b.s.). Static method was used to obtain the equilibrium moisture content of rough rice grains, in different temperature conditions (10, 20, 30, 40 e 50 ± 1°C) and relative humidity (11 to 76% ± 2%). Samples containing 20 g of product in three replicates per temperature were used for all tests. Samples were periodically weighed until the mass variation was less or equal to 0,001 g in three consecutive weighings. Gravimetric method was used to determine the equilibrium moisture content of each sample. To observed data of equilibrium moisture content of paddy rice grain, were adjusted eight mathematical models, using Statistica 7.0 ® software. The best model was chosen considering the determination coefficient (R 2 ), magnitude of mean relative error (MRE), standard deviation of the estimate (SDE) and residual plots. Thermodynamic properties of paddy rice grain were also determined, such as: integral isosteric heat, differential entropy, Gibbs free energy, isokinetic temperature and enthalpy-entropy compensation theory. Based on the obtained results, it can be concluded that: (a) the equilibrium moisture content of paddy rice grains is directly proportional of relative humidity and decreases as temperature increases for the same water activity; (b) Chung Pfost model fitted best for the experimental data of paddy rice grains; (c) desorption and adsorption isotherms, represented by Chung Pfost model, showed a sigmoidal shape, characteristic of II curve type; (d) equilibrium moisture content values obtained by desorption were higher than those obtained by adsorption, evidencing the hysteresis phenomenon; (e) with reduction of moisture content, the energy needed to remove water from the product increases, represented by the total values of esoteric heat of desorption, and increase energy released by adsorption of water in the product, represented by the values of the total esoteric heat of adsorption; (f) for the same amount of water content, values of total isoteric heat of desorption are higher than those of adsorption; (g) with reduction of moisture content, there is an increase in values of differential entropy of desorption and adsorption, and, for the same equilibrium moisture content, the desorption differential entropy is higher than adsorption; (h) Gibbs free energy decreased with increasing temperature, in both processes, and their values were positive for desorption, indicating an endothermic process, and negative for adsorption, showing to be an exothermic process; (i) the enthalpy-entropy compensation theory is applied to the sorption phenomenon of paddy rice grains, where the desorption and adsorption processes are controlled by enthalpy. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar e modelar as curvas de equilíbrio higroscópico obtidas pelos processos de adsorção e dessorção para os frutos de café (Coffea canephora) maduros (cerejas) para diferentes condições psicrométricas do ar. Nos processos de sorção foram utilizadas diferentes condições de temperatura (entre 10 e 50 °C) e umidade relativa (entre 10 e 95%) até que o produto atingisse o teor de água de equilíbrio com a condição do ar especificada. Aos dados experimentais de sorção foram ajustados diversos modelos matemáticos frequentemente utilizados para representação da higroscopicidade de produtos agrícolas. Verificou-se que o teor de água de equilíbrio dos frutos de café aumentou com a umidade relativa para dada temperatura e diminuiu com o aumento da temperatura para determinada umidade relativa. A histerese foi mais pronunciada na faixa de umidade relativa do ar entre, 65 e 75%. O modelo Sigma-Copace foi o que melhor descreveu a higroscopicidade dos frutos de café, tanto na adsorção quanto na dessorção. | The objectives of this study were to evaluate and to model the isotherms curves obtained by adsorption and desorption processes for the fruits of ripe (cherries) coffee (Coffea canephora), for different psychrometric conditions of the air. For all sorption processes, different conditions of temperature (between 10 and 50 °C) and relative humidity (between 10 and 95%) were used, until the product reached its equilibrium moisture content with the air condition specified. For experimental data of sorption, different mathematical models often use to represent hygroscopicity of agricultural products were adjusted. It was verified that the equilibrium moisture content of the fruits of coffee increased with relative humidity for a given temperature and decreased with increasing temperature for a given relative humidity. The hysteresis, regardless of temperature, was more pronounced for relative humidity of the air between 65 and 75%. The Sigma-Copace model was the best in describing hygroscopicity of the fruits of coffee both in desorption and adsorption.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. | A presente pesquisa investiga a aplicação das madeiras Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu) como elementos filtrantes no tratamento de água para abastecimento descentralizado. Essa linha de pesquisa é inovadora, visto que existem poucas publicações sobre esse assunto a nível mundial. Esse trabalho busca dar continuidade a outros estudos sobre filtração em madeira, realizados no Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os experimentos foram realizados envolvendo as seguintes etapas: 1) Caracterização das espécies por imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV); 2) Ensaios de adsorção do azul de metileno em serragem; 3) Ensaios de filtração frontal, aplicando as espécies pinus e bambu como elementos filtrantes. Os resultados demonstraram que as dimensões das estruturas que permitem a passagem de água na madeira pinus são menores que no bambu. O valor estimado do pH de carga superficial da serragem de pinus foi de 4,9 e do bambu de 5,9, o que indica que para adsorção de substâncias catiônicas o pH da solução deve ser maior que o pH de carga superficial do adsorvente a ser utilizado. A máxima capacidade adsortiva estimada para adsorção do azul de metileno em serragem do pinus foi de 47 mg L-1 e do bambu de 38 mg L-1 a 35 °C e pH 6,5. Ambos os adsorventes testados seguem o modelo cinético de pseudosegunda ordem e o modelo da isoterma de Langmuir. Sendo o processo de adsorção favorável segundo o fator de separação (0 < RL < 1) obtido pelos parâmetros de Langmuir. Segundo o modelo de Arrhenius, a energia de ativação (88 kJ mol-1) obtida para o adsorvente pinus representa um processo químico. Os elementos filtrantes de pinus promoveram maior remoção de turbidez (de 88 % a 98 %) quando comparado aos de bambu (máxima de 98 %), com turbidez máxima de 2,2 uT para o pinus. Isso possivelmente ocorreu devido ao menor diâmetro das estruturas anatômicas do pinus quando comparado ao bambu. Observou-se passagem de substâncias orgânicas para a água produzida pelos elementos filtrantes, por meio das análises de absorbância (? = 254 nm) (aumento de até 428 %) e COT (aumento de até 3280 %). O comprimento dos elementos filtrantes influenciou na qualidade da água produzida pelo bambu, o que não ocorreu na madeira pinus, fato que pode ser explicado pela diferença entre as estruturasanatômicas que promovem a retenção de turbidez, no pinus (margos, pontoações e traqueídeos), e no bambu (vasos metaxilema). Por fim, o pinus foi o elemento filtrante que apresentou melhor eficiência na remoção de turbidez, e também nos ensaios de adsorção do azul de metileno nesta pesquisa.<br> | Abstract : This research investigates the use of wood Pinus elliottii (pine) and Drepanostachyum falcatum (bamboo) as filter elements in decentralized water supply treatment. This line of research is innovative, since there are few publications on this subject worldwide. This work aims to continue further studies of filtration in wood, carried out in the Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), in Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). The experiments were performed in the following steps: 1) Characterization of species by images obtained by scanning electron microscopy (SEM); 2) Methylene blue adsorption tests on sawdust; 3) Front flow filtration tests, applying the pine and the bamboo as filter elements. The results showed that the dimensions of the structures that allow the passage of water in the pine are smaller than in the bamboo. The estimated value of the zero charge pH of pine sawdust was 4.9 and of bamboo 5.9, indicating that for adsorption of cationic substances the pH of the solution must be greater than the zero charge pH of the adsorbent to be used. The maximum adsorption capacity estimated for methylene blue adsorption in pine sawdust was 47 mg L-1 and 38 mg L-1 in bamboo at 35 °C and pH 6.5. Both absorbent tested follow the kinetic model of pseudo second order and the Langmuir isotherm model. The adsorption process is favorable according to the separation factor (0 <RL <1) obtained by the Langmuir parameters. According to the Arrhenius model, the activation energy (88 kJ mol-1) obtained for the adsorbent pine represents a chemical process. The pine filter elements promote higher turbidity removal (88 % to 98 %) when compared to the bamboo?s (maximum 98 %), with a maximum turbidity of 2.2 NTU for pine. This possibly occurred due to the smaller diameter of the anatomical structures of pine compared to bamboo. It was observed the passage of organic substances to the water produced by the filter elements through analysis of absorbance (? = 254 nm) (increase of up to 428 %) and TOC (increase of up to 3280 %). The length of the filter elements influenced the quality of water produced by the bamboo, which did not occur in the pine wood. This can be explained by the difference between the anatomical structures that promote the retention of turbidity in pine (Margos, pits and tracheids) and in the bamboo (metaxylem vessels). Finally, the pine filter element showed the best efficiency in the removal of turbidity, and also in the methylene blue adsorption experiments in this study.

Entre os processos de beneficiamento do ouro, a oxidação sob pressão (OSP) é aplicada visando à maior taxa de recuperação desse metal. No entanto, OSP gera elevado volume de efluente, que contém altas concentrações de ácido (H2SO4) e metais. Nesse sentido, é necessário adotar métodos de tratamento eficazes para atender às legislações ambientais, e permitir a recuperação desses subprodutos. Nesse cenário, a destilação por membrana de contato direto (DMCD) foi avaliada em substituição aos tratamentos convencionais e comparada, em termos de viabilidade operacional e aspectos econômicos, com a nanofiltração (NF) para o tratamento/ beneficiamento desse tipo de efluente. Também se avaliou a aplicação da DMCD em diferentes temperaturas de alimentação (55 – 65 °C) e taxas de recirculação (0,3 - 1,5 L/min). Duas membranas comerciais, de poli (tetrafluoroetileno) e poli (vinilidenefluoreto), foram comparadas, bem como a contribuição de um espaçador, em termos de taxa de recuperação do permeado e a eficiência de retenção. As menores taxas de molhamento foram obtidas em temperaturas de alimentação e vazão de recirculação reduzidas (60 ºC e 0,30 L/s, respectivamente), o que permitiu maior grau de recuperação do permeado. Porém, o aumento na temperatura e na vazão de alimentação levou a resistências mais baixas. Nessa perspectiva, a resistência da membrana teve a maior contribuição para a transferência de massa, enquanto a resistência associada à incrustação teve efeitos desprezíveis. Nas melhores condições (PTFE com espaçador, temperatura de alimentação de 60 °C e 0,3 L/min) o processo teve um fluxo médio de 6,82 L/m2.h de permeado e grau de recuperação de 33,9%. Sob essas condições operacionais, obteve-se elevada retenção de metais e ácidos, >99,2% e >99,9%, respectivamente, gerando um permeado que pode ser utilizado diretamente como água de reúso na mineração. O concentrado gerado pela DMCD apresenta altas concentrações de metais e com o objetivo de recuperar os elementos de maior interesse econômico (Ni 2+, Cu2+ e Co2+) as resinas de troca iônica Amberlyst A26, Dowex M 4195 e Amberlite IRC747 foram utilizadas. Nessa perspectiva, a Dowex M 4195 foi a resina mais eficaz, que apresentou a seguinte ordem de seletividade iônica Cu2+> Ni2+> Co2+ com 98, 57 e 23 %, respectivamente, de adsorção. Os resultados também indicaram que a elevação da concentração de resina aumentou a porcentagem de remoção desses metais. Logo, a DMCD seguida da troca iônica foi considerada uma alternativa promissora para a reutilização de água de processo, recuperação de metais e, consequentemente, beneficiamento do efluente da OSP. | Among the gold beneficiation process, oxidation under pressure (POX) is applied to aim higher recovery grades. However, the POX generates a large amount of effluent, which contains high acid concentrations (H2SO4) and metals. In this sense, it is necessary to adopt effective treatment methods to meet increasingly restrictive environmental legislation and, moreover, allow these by-products recoveries. In this scenario, the direct contact membrane distillation (DCMD) was evaluated in substitution of conventional treatments and compared in terms of operational viability and economic aspects with nanofiltration (NF) for the POX effluent treatment/beneficiation. The application of DCMD at different temperatures was also evaluated at different feed temperatures (55 – 65 °C) and recirculation flowrates (0.3 – 1.5 L/min). Two different commercial membranes, poly(tetrafluoroethylene) and poly(vinylidenefluoride), were compared, including the contribution of an additional spacer, in terms of distillate recovery grade and retention efficiency. Lower wetting rates were obtained for lower feed temperatures and recirculation flowrate (60 ºC and 0.30 L/s, respectively), which allowed for a greater permeate recovery grade. In contrast, an increase in both feed temperature and recirculation flowrate led to lower resistances. Among them, the resistance imposed by the membrane had the highest contribution to mass transfer, whereas fouling resistance had negligible effects. Under the best conditions (PTFE with spacer, feed temperature of 60 °C and 0.3 L/min) the process had an average distillate flux of 6.82 L/m2.h and a permeate recovery grade of 33.9%, without compromising the permeate physicochemical quality. Under these operational conditions high values of metals and acidy retention were achieved, >99.2% and >99.9 %, respectively, generating a permeate that can be used directly as reuse water in the mining plant. The DCMD’s concentrate generated by this process presents high metals concentrations and in order to recover the greatest economic interest elements (Ni2+, Cu2+ and Co2+) the Amberlyst A26, Dowex M 4195 and Amberlite IRC747 resins were applied. In this context, Dowex M 4195 was the most effective resin, presenting an ion selectivity order Cu2+ > Ni2+ > Co2+ with 98, 57 and 23 % of this resin adsorption, respectively. The results also indicated that increasing resin concentration increased the percent removal of these metals. Overall, DCMD followed by ion exchange resins was considered as a promising alternative for process water reclamation, metals recovery and, consequently, POX effluent beneficiation. | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

The quality of the water used in the production of beverages is extremely important, as it directly influences the final sensorial characteristics of the product, especially in beer. One of the treatments used to improve the physical-chemical and microbiological quality of water is the adsorption operation. In the literature are reported several studies on the treatment of brew water, as well as the use of agroindustrial residues for the production of bioadsorvents for the treatment of water. The objective of this work was to evaluate the performance of different bioadhesives derived from agroindustrial residues in the adsorption of minerals (chlorides, iron, manganese, free residual chlorine) and organic compounds (hardness, alkalinity and acidity). The results were submitted to analysis of variance (ANOVA) and the means were compared by the Tukey test (α = 0.05). According to ANOVA, there was a significant reduction (p <0.05) in the alkalinity, pH and chlorides content after the adsorption process, while an increase (p <0.05) in the acidity results was observed. Thus, it can be demonstrated that the use of bioadsorbents for the treatment of water is an alternative able to reduce the alkalinity and the chloride content in drinking water, thus being a promising material to be used in the adsorption processes. The bioadhesive produced from orange peel was the most efficient for the treatment of drinking water. | A qualidade da água utilizada na produção de bebidas é de extrema importância, pois influencia diretamente nas características sensoriais finais do produto, em especial, na cerveja. Um dos tratamentos empregados para a melhoria da qualidade físico-química e microbiológica da água é a operação de adsorção. Na literatura são reportados diversos estudos sobre o tratamento da água cervejeira, bem como a utilização de resíduos agroindustriais para a produção de bioadsorventes para o tratamento de água. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desempenho de diferentes bioadsorventes derivados de resíduos agroindustriais na adsorção de minerais (cloretos, ferro, manganês, cloro residual livre) e compostos orgânicos (dureza, alcalinidade e acidez) presentes em água utilizada na produção de cerveja artesanal. Os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas pelo teste de Tukey (α=0,05). De acordo com a ANOVA, após o processo adsortivo houve uma redução significativa (p<0,05) no conteúdo de alcalinidade, pH e cloretos, enquanto foi observado um aumento (p<0,05) nos resultados da acidez. Com isso, pode-se comprovar que a utilização de bioadsorventes para o tratamento da água é uma alternativa capaz de reduzir a alcalinidade e o teor de cloreto em água potável, sendo assim um material promissor a ser empregado nos processos adsortivos. O bioadsorvente produzido a partir de casca de laranja foi o mais eficiente para o tratamento da água potável.

Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da granulometria e da embalagem na sorção de água pelo café torrado e moído. Foram utilizados grãos de café arábica com teor de água inicial de 0,1234 kga kgms -1, torrados no ponto de torra médio, com perda de massa de 17%, tendo sido estabelecido quatro níveis granulométricos: grão inteiro, grossa, média e fina. Para a obtenção das isotermas de sorção da água e das propriedades termodinâmicas, foram analisadas diferentes condições de temperatura e umidade relativa, variando entre 25 e 30 °C e de 0,3 a 0,8 (decimal), respectivamente. Para a etapa de armazenamento, o café torrado e moído, nos diferentes níveis granulométricos especificados a cima, foram acondicionados em embalagens de dois diferentes tipos de filmes: PEBD/PP (embalagem 1) e PET/BOPP metalizado (embalagem 2) e armazenados em câmara tipo BOD a 25 °C. A cada 30 dias eram feitas as seguintes análises: teor de água, atividade de água, massa específica unitária, avaliação da cor e análise sensorial. O modelo de Copace foi o que melhor representou o equilíbrio higroscópico para a sorção do café torrado, nos diferentes níveis granulométricos; o teor de água de equilíbrio do café torrado é diretamente proporcional à umidade relativa do ar ambiente e decresce com o aumento de temperatura para um valor de umidade relativa; com a redução do teor de água, ocorre aumento da energia liberada pela sorção da água no produto, representada pelos valores do calor isostérico integral de sorção; com a redução do teor de água, ocorre aumento dos valores da entropia diferencial de sorção, sendo que, para um mesmo teor de água, a entropia diferencial do café torrado no nível granulométrico fina foi maior que do no nível média e grossa, respectivamente, devido à maior superfície específica; a teoria da compensação entalpia-entropia pode ser satisfatoriamente aplicada ao fenômeno de sorção, sendo controlado pela entalpia; os tipos de filmes utilizado na composição do material das embalagens não afetaram a qualidade final do café torrado nos diferentes níveis granulométricos; o teor de água do café torrado nos diferentes níveis granulométricos e dois tipos de embalagens não ultrapassou os limites estabelecidos pela legislação brasileira; a atividade de água do café torrado nos diferentes níveis granulométricos aumentou ao longo do armazenamento na embalagem 1, e na embalagem 2, ela diminuiu pela presença de válvula; a massa específica unitária não foi sensível ao aumento do teor de água do café torrado; o café torrado escureceu ao longo do armazenamento; o café torrado e moído nos diferentes níveis granulométricos e armazenado em dois tipos de embalagens enquadra-se na categoria gourmet, mantendo as características positivas de acidez, doçura e corpo. | The objective of this study was to evaluate the effect of granulometry and types of packaging on the water sorption by roasted and ground coffee. Arabica coffee grains were utilized with an initial water content of 0.1234 kgw kgdm -1, roasted until the medium roast point, with a weight loss of 17%, in wich four granulometric levels were established: whole grains and thick, medium and thin granulometries. To obtain the water sorption isotherms and the thermodynamic properties, different conditions of temperature and relative humidity were analyzed, ranging between 25 to 30 °C and 0,3 to 0,8 (decimal), respectively. In the storage stage, roasted and ground coffee in the above specified granulometries were packaged with two different types of films: LDPE/PP (Package 1) and PET/metalized BOPP (Package 2), and stored in a BOD chamber at 25 °C. Every 30 days, were performed the following analysis: moisture content, water activity, unitary density, color evaluation and sensorial analysis. Copace model was the one that better represented the hygroscopic equilibrium for sorption in roasted coffee, for all granulometric levels; the equilibrium moisture content of roasted coffee is directly proportional to the relative humidity of ambient air and decreases when increasing the temperature for a relative humidity value; with the reduction in moisture content, the energy released by product water adsorption increases, represented by integral isosteric heat of sorption values; by reducing the moisture content, values of differential entropy of adsorption increase, and for the same moisture content, the differential entropy for roasted coffee in thin granulometry was higher than for the coffee in medium and thick granulometry, due to a higher specific surface; the theory of enthalpy-entropy compensation can be satisfactorily applied to the sorption phenomenon, being controlled by enthalpy. The types of films used in the composition of packaging material did not affect the final quality of roasted coffee for all granulometric levels; the moisture content of roasted coffee did not exceed the limits established by Brazilian legislation for all granulometric levels and both types of packaging; the water activity for roasted coffee in all granulometric levels increased during storage in package 1, and in the package 2 it decreased due to the presence of a valve; the unitary density was not sensitive to the increase in roasted coffee moisture content; the roasted coffee became darker during storage; the roasted and ground coffee stored in two types of packaging with different granulometries fits into gourmet category, keeping the positive characteristics of acidity, sweetness and body. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013 | Este estudo teve como objetivo principal remover o íon metálico Al3+ presente em água de abastecimento utilizando o biopolímero quitosana como material adsorvente. A Portaria n0 2.914/2011 do Ministério da Saúde estabelece que a concentração máxima admitida deste íon na água potável é 0,2 mg/L. No entanto, na região carbonífera de Santa Catarina foram identificados diversos pontos onde a água subterrânea apresenta valores superiores ao estabelecido por esta Portaria referente ao parâmetro Al3+. Este fato torna-se preocupante à medida que estudos associam a ingestão de alumínio a males neurológicos, podendo ser um fator desencadeante da doença de Alzheimer. Visando remover Al3+ da água destinada ao consumo humano foram realizados estudos de adsorção com solução sintética e água natural de poço artesiano utilizando o biopolímero quitosana. A quitosana é um material abundante, atóxico e biodegradável, sendo amplamente utilizada em estudos de remoção de metais devido à sua propriedade adsorvente e capacidade para formar complexos com íons metálicos de transição devido à presença de grupos amino em sua estrutura. Para realização dos estudos utilizou-se água natural de poço artesiano coletada na cidade de Araranguá - SC, pertencente à bacia carbonífera do Estado. Neste local a concentração de Al3+ encontra-se na faixa de 0,6 mg/L, valor este três vezes superior ao estabelecido pela legislação vigente. Inicialmente foram realizados ensaios preliminares, em batelada, de remoção com distintas soluções sintéticas contendo Al3+, Fe2+/Fe3+ e Mn2+. Estes ensaios demonstraram que a quitosana apresenta boa capacidade de remoção de Al3+ e Fe2+/Fe3+, embora para uma satisfatória remoção de Fe2+/Fe3+, seja requerido maior teor de quitosana comparada ao Al3+. Já o íon metálico Mn não foi removido pela quitosana. A partir dos resultados preliminares de remoção, realizaram-se ensaios isotérmicos de adsorção de Al3+ e Fe2+/Fe3+, onde a partir dos resultados obtidos pode-se verificar que a remoção tanto de Al quanto de Fe pela quitosana apresenta um comportamento compatível ao modelo de isoterma de Sips, indicativo de um mecanismo de adsorção via fisiossorção a baixas concentrações e via quimiossorção a concentrações mais elevadas. Para este modelo as capacidades máximas de adsorção calculadas foram de 45,52 mg Al/g Quit e 12,30 mg Fe/g Quit. Avaliou-se também o mecanismo cinético que rege a adsorção de Al3+ pela quitosana, sendo o modelo que melhor descreve esta adsorção o modelo cinético de pseudo segunda-ordem, o qual sugere um mecanismo via quimiossorção. A partir destes ensaios de adsorção foram avaliados dois métodos distintos de remoção de Al3+ através da técnica de Extração em Fase Sólida (EFS): i) Impregnação de um material suporte com quitosana, e ii) Colunas preenchidas com quitosana. A primeira técnica proposta foi efetuada através da impregnação com quitosana de um material suporte de não-tecido composto de viscose, polipropileno e poliéster. Após a impregnação deste material, o mesmo foi disposto em um tanque onde o ensaio foi conduzido em batelada até obtenção da saturação da quitosana. Realizou-se também um ensaio similar denominado de Branco, utilizando somente o material, sem a quitosana impregnada, no qual observou-se capacidade de adsorção associada ao material não-tecido. Realizaram-se três ensaios, dois com solução sintética e um com água de poço. Estes ensaios apresentaram bons resultados de remoção de Al3+ (26-30 mg Al3+/g Quit). Após término do ensaio foram realizadas análises de MEV e EDX das fibras após saturação com Al3+ as quais demonstraram incrustações contendo alumínio sobre o filme de quitosana. Os ensaios realizados em coluna preenchida por quitosana foram conduzidos com solução sintética e água de poço, nas mesmas condições. Estes ensaios também apresentaram bons resultados de remoção, sendo as capacidades de adsorção obtidas de 37,76 e 15,23 mg Al3+/g Quit, para solução sintética e água de poço, respectivamente. Realizaram-se, após término do ensaio, análises de MEV, EDX e FTIR. Observou-se que quando a quitosana está saturada de Al3+, a espectroscopia FTIR sugere a formação de compostos de coordenação Al/Fe-Quit. Com este estudo pode-se verificar que em ambas as técnicas propostas observaram-se boa capacidade de remoção de Al3+ pela quitosana. Devido às propriedades atóxicas e biodegradáveis da quitosana, além de a sua abundância, este biomaterial é uma boa opção para a remoção de Al3+ em águas para abastecimento que contenham baixas concentrações (~ 0,6 mg Al3+ /L) deste íon metálico. <br> | Abstract: This dissertation aimed to remove the metal ion Al3+ present in the water supply using the biopolymer chitosan as adsorbent material. The Ordinance of the Ministry of Health N0 2.914/2011 states that the maximum concentration allowed of this ion in the water supply is 0,2 mg/L. However, in the coal exploring area of Santa Catarina several points were identified where the groundwater has values higher than the one established by this Ordinance, concerning parameters of Al3+. This fact becomes worrying as research associates aluminum intake to neurological ailments, which may even trigger Alzheimer's disease. Aiming to remove Al, at low concentrations, adsorption studies were performed with synthetic solution and natural artesian water using the biopolymer chitosan. Chitosan is an abundant material, non-toxic and biodegradable, and it is widely used in studies of metal removal because of its adsorbent property and ability to form complexes with transition metal ions due to the presence of amino groups in its structure. For these studies natural artesian water was collected in the city of Araranguá-SC, which is part of the coal basin of the state, where the Al concentration is approximately 0.6 mg/L, a value three times higher than the one established by the current legislation. Preliminary removal assays were carried out in batches with different synthetic solutions containing Al, Fe and Mn. These trials showed that chitosan presents a good capacity to remove Fe and Al, though for a satisfactory removal of Fe a higher content of chitosan is required, compared to Al. Yet, the removal of Mn by chitosan did not happen. After the preliminary removal results, isothermal adsorption assays of Al and Fe were performed, where it could be verified that the removal of both Al and Fe by chitosan presents a model of behavior compatible to the one of Sips. For this model the maximum capacities of adsorption calculated were of 45.52 mg Al/g Quit, and 12,30 mg Fe/g Quit. The kinetic mechanism which reacts to the adsorption of chitosan by Al was also evaluated, and the model that best describes this adsorption is the kinetic model of the pseudo-second order, which suggests a mechanism via chemisorption. Based on these adsorption tests two different methods of removing Al using the technique of Solid Phase Extraction (SPE) were assessed: i) impregnating a support material with chitosan and ii) Columns filled with chitosan. The first proposed technique was performed by impregnating a support material consisting of non-woven viscose, polypropylene and polyester. After the impregnation of this material, it was arranged in a tank where the trial was conducted in batches. A similar assay was performed, called White, using only the material, without the impregnated chitosan, in which it was observed an adsorption capacity associated with the non-woven material. Three tests were performed: two synthetic solution and one with well water. These tests showed good results of Al3+ removal (26 - 30 mg Al3+ / g Quit). After this assay, analysis were conducted concerning the SEM and EDX of the fibers after saturation with Al3+ which showed aluminum incrustations on the film containing chitosan. The tests with columns filled with chitosan were conducted with synthetic solution and wellwater under the same conditions. These assays also showed good removal results, the adsorption capacities obtained were 37,76 and 15,23 Al3+ mg/g Quit for synthetic solution and water well, respectively. Analyzes of SEM, EDX and IFTR were performed after the test. It was observed that when chitosan is saturated with Al, IFTR spectroscopy suggests the formation of coordination compounds Al-Quit, which evidences a chemisorption process. With this study it could be verified that both proposed techniques had a good capacity of removal of Al3+ by chitosan. Due to nontoxic and biodegradable properties of chitosan, and its abundance, this biomaterial is a good option for the removal of Al3+ in water supplies which contain low concentrations of this metal ion.