Engenharia Química

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Construção e avaliação de um concentrador solar cilindrico parabólico para aquecimento de água residencial
(2017-02) Kroth, Fabrício Augusto; Silva, Maria Cristina De Almeida; http://lattes.cnpq.br/9869060302961704
Dentre as causas que reforçaram a procura por fontes de energia renováveis, ressaltam-se a crise do petróleo dos anos 70, bem como os problemas ambientais gerados pela queima de combustíveis fósseis. A energia solar teve um grande avanço, tanto em relação à pesquisa, como à utilização, e já é possível encontrar diversos equipamentos para geração de eletricidade, ou mesmo, para o aquecimento de água em prédios e residências. Um exemplo é o concentrador solar cilíndrico parabólico, o qual é utilizado em diversas usinas para geração de energia elétrica de forma sustentável. Este trabalho apresenta o projeto, construção e avaliação de um protótipo deste concentrador para o aquecimento de água residencial, e a sua comparação com um coletor solar de tubos a vácuo de 5 m², encontrado no mercado brasileiro. Primeiramente realizou-se o teste com 500 mL de água pelo período de dez minutos com sistema aberto, obtendo até variação de temperatura de 33,7°C, após com sistema fechado obtendo uma variação de 52,4°C. A temperatura máxima da água obtida no protótipo foi de 65,4°C. Na comparação entre os sistemas o coletor de tubos a vácuo apresentou potência de 1,15 kW enquanto o protótipo apresentou 0,91 kW. A comparação foi realizada pelo sistema de termossifão e a temperatura da água no reservatório de 150 L do protótipo ficou em torno dos 30°C. O custo do protótipo foi de R$ 520,00, e com a instalação de um sistema de isolamento térmico na tubulação teria a capacidade de aquecer a água a mais de 40°C, fazendo com que o equipamento se tornasse viável para aplicação do aquecimento de água em residências sem o uso de aquecimento externo. Considerando o custo do kWh de R$ 0,70, o retorno do investimento seria em torno de sete meses.
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Administração da produção: uma proposta de projeção do uso dos conceitos métodos, e ferramentas para a administração da produção, um estudo de caso na empresa do ramo saneante e veterinário
(2017-02) Polli, Michelen; Rosário, Cláudio Roberto Do; http://lattes.cnpq.br/3309090166138333; Rosário, Cláudio Roberto Do; Lagemann, Carlos Henrique; Borsoi, Cleide
A competitividade de mercado fez com que as organizações buscassem cada vez mais por alternativas viáveis para o sistema de produção e operações, envolvendo redução de custos, maior qualidade e flexibilidade. O sistema de produção e operações é estruturado dependendo de qual será a produção da empresa, qual será a demanda, o produto fabricado, e vários outros fatores que influenciam diretamente no sistema. A busca por melhorias na administração da produção tem aumentado na mesma proporção da competitividade global. Nesta direção, o presente trabalho analisa as ferramentas, métodos e técnicas disponíveis na literatura sobre administração da produção, e tem, como intenção, proporcionar a compreensão da organização da produção. Tendo em vista o cenário que a empresa em estudo está inserida, o planejamento e controle da produção torna-se importante quando bem aplicado. O presente trabalho objetiva apresentar um estudo de caso do processo de fabricação e comercialização de produtos saneantes e de uso veterinário em uma empresa de pequeno porte. O objetivo principal do trabalho é propor uma sistemática teórica/prática de projeção de um modelo de sistema produtivo adequado a realidade da empresa estudada. O trabalho está baseado no estudo do estado da arte na literatura e através da coleta e análise de dados da empresa, confrontado com as informações obtidas na literatura. As soluções propostas e os resultados do trabalho devem seguir o objetivo da empresa. Utilizou-se artigos datados a partir de 2006 até 2016 disponibilizados no site da Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO) restrito ao exame em artigos do tipo estudo de caso. O trabalho projeta a implantação de técnicas de administração da produção como forma de promover resultado eficaz em todo o sistema produtivo da empresa, bem como tornar a empresa mais competitiva.
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Avaliação da utilização de água ozonizada no processo de desinfecção de um sistema de ordenha
(2018-10-08) Weber, Bárbara; Borsoi, Cleide; http://lattes.cnpq.br/5313130825028760
O leite é um produto importante na dieta humana, além de ser a base para produção de outros alimentos. No Brasil, a pecuária leiteira possui um papel importante na economia, gerando empregos e insumos para outros ramos da indústria. A qualidade do produto fornecido ao consumidor é o principal aspecto da produção, e leva em consideração a saúde do animal, o processo de ordenha, as diferentes etapas da indústria e toda a cadeia de distribuição. O processo de ordenha é o ponto mais crítico e onde o risco de contaminações é evidente, por isso é essencial uma boa higienização do animal e dos equipamentos utilizados no processo. Assim, o objetivo desse trabalho consiste em avaliar a utilização de água ozonizada no processo de desinfecção de um sistema de ordenha canalizada na produção leiteira, comparando com o processo químico convencional. Foram avaliados os parâmetros microbiológicos de Contagem Bacteriana Total (CBT) e Contagem de Células Somáticas (CCS) do leite obtido nos processos citados, a fim de comparar os métodos, bem como foi avaliada a composição do leite. Também foi realizado um comparativo da viabilidade econômica e ambiental dos processos de desinfecção utilizados. Comparando os resultados obtidos para CBT verificou-se uma diminuição dos valores obtidos ao aplicar o sistema de desinfecção com água ozonizada, com uma concentração de 0,049 ppm. O processo utilizando água ozonizada também apresentou-se vantajoso economicamente e ambientalmente em comparação ao químico convencional. Com isso, a desinfecção dos sistemas de ordenha com água ozonizada torna-se viável na substituição de procedimentos que utilizam produtos químicos e geram efluentes danosos ao ambiente.
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Avaliação da degradação de cefalexina por processo oxidativo avançado UV/H2O2 em solução aquosa
(2018-10-08) Altmayer, Taciélen; Reisdörfer, Gustavo; http://lattes.cnpq.br/6984133171974223
O desenvolvimento de processos de tratamento água e efluentes é fundamental para o bem-estar humano e ambiental. Os fármacos têm ganhado destaque como poluentes emergentes, pois mesmo em baixas concentrações trazem problemas ao meio ambiente. Dentre os fármacos estudados, os antibióticos são um dos mais preocupantes pois podem causar resistência bacteriana. Dentre os antibióticos, um dos mais utilizados atualmente é a cefalexina. Nesse segmento, destacam-se os Processos Oxidativos Avançados (POAs), em muitos casos considerados mais eficazes que processos convencionais. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar a degradação do antibiótico cefalexina em solução aquosa por meio de POA baseado na combinação entre lâmpada de mercúrio de radiação ultravioleta (UV) e peróxido de hidrogênio (H2O2). Para isto utilizou-se um reator do tipo PFR (Plug Flow Reactor) de vidro, em combinação com três lâmpadas com radiação UV, protegidos por uma caixa de madeira. Diferentes pHs e concentrações de H2O2 foram avaliados. A concentração de cefalexina foi estabelecida em 30 ppm. O H2O2 foi adicionado na água junto com o analito. A cefalexina e H2O2 foram determinados por espectrofotometria de absorção molecular (UV). Depois de estabelecida a melhor condição foi realizado reciclo de 25, 50, 75 e 100% do experimento. Como resultados, tem-se que a melhor condição para degradação foi 70 ppm de H2O2 e pH 10. A partir dela, e considerando um reciclo de 100%, a melhor remoção foi de 26,14%. Assim, conclui-se que é possível degradar o antibiótico, contudo o ideal seria utilizar um reator de quartzo para melhor degradação da cefalexina.
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Substituição do gás HCFC – 141b por água na expansão de espuma rígida de poliuretano em uma indústria de refrigeração
(2019-01-16) Lenz, Caroline; Catto, André Luís; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
Os poliuretanos (PU) são materiais extremamente versáteis e se adaptam a diferentes processos e mercados, permitindo que se obtenham espumas para as mais variadas exigências. A produção de um PU é realizada através da mistura de um poliol com um isocianato e outros agentes de cura, catalisadores, surfactantes e agentes de expansão. A escolha do poliol define o tipo da espuma desejada e se a estrutura será de uma espuma rígida ou flexível. As espumas rígidas de PU são muito utilizadas como isolante térmico na área de refrigeração, porém, estas espumas possuem como agente expansor o gás HCFC 141b, que por definição dos Protocolos de Montreal e Kyoto, precisa ser substituído devido aos danos que causa ao meio ambiente, possuindo uma contribuição muito significativa ao aquecimento global. Diante disso, este trabalho tem como objetivo avaliar a substituição do HCFC 141 b por água na expansão de poliuretano em uma indústria de equipamentos para refrigeração, avaliando-se as principais propriedades exigidas para os produtos, como densidade, fator k, compressão e adesão nas chapas metálicas, a fim de implantar esta alteração no processo produtivo. Os resultados de densidade se demonstraram satisfatórios e ficaram de acordo com o esperado, porém em pontos com menor aquecimento, obtiveram-se valores mais elevados. Em relação a condutividade térmica, teve-se uma perda de isolamento de calor para o agente expansor HCFC 141b, mas este fato já era conhecido. Os valores obtidos ficaram nas faixas aceitáveis da tecnologia base água. Em termos de compressão, os testes demonstraram que, nas amostras onde a densidade foi superior, a resistência a compressão aumentou. Os ensaios de adesão comprovaram que a temperatura é um fator muito importante para uma boa adesão do PU ao substrato. Com isso, observou-se que a tecnologia base água pode ser implantada, porém para melhorar as características baixa condutividade térmica, densidade, compressão e adesão é preciso um trabalho de aquecimento uniforme dos moldes utilizados, através da instalação de mais resistências elétricas, para tornar o aquecimento mais uniforme, onde todos os pontos da peça possam ser atingidos.
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Avaliação e dimensionamento de um sistema de transporte pneumático em uma indústria de leite em pó
(2019-01-16) Scheibel, Matheus; Catto, André Luís; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
O transporte de sólidos é uma operação unitária de grande importância nas indús-trias, a qual visa a movimentação de sólidos granulares ao longo das áreas de pro-dução. O estudo desta etapa produtiva pode causar grande impacto econômico além de proporcionar melhorias na qualidade do produto final. Atualmente, uma empresa produtora de leite em pó localizada no Vale do Taquari possui um sistema de transporte do produto final a partir de roscas helicoidais, onde ocorrem problemas principalmente na homogeneidade de distribuição às linhas de envase e também de contaminações ocasionadas pela fricção dos helicoides na proteção do transpor-tador. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é propor e desenvolver um novo siste-ma de transporte destinado à distribuição do leite em pó às linhas de envase da em-presa, onde o projeto consiste no planejamento e desenvolvimento teórico de um transportador pneumático com exaustores centrífugos e tubulações, bem como a comparação e análise de custo de energia elétrica entre o processo atual e o novo proposto. A partir da metodologia descrita para o dimensionamento do transportador pneumático, foi possível determinar as variáveis estruturais e de funcionamento, pontos importantes na caracterização da movimentação do leite em pó ao longo dos dutos de transporte e escolha de equipamentos que compõem o sistema. Com isso, os principais resultados obtidos para o novo sistema de transporte proposto são a velocidade de transporte, diâmetro de duto e potência do exaustor, onde se obteve valores de 18,47 m/s 273,73 mm e 2,13 hp respectivamente. Através destes resulta-dos, pode-se prever o funcionamento do sistema de transporte de sólido quanto a sua fluidização, determinar a dimensão do tubo de passagem da mistura de ar e só-lidos, e a potência do exaustor para que se tenha a vazão de ar adequada para o arreste do material particulado ao longo do transportador pneumático.
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Estudo sobre a isomerização de alfa-ácidos de lúpulo na produção de cerveja artesanal em diferentes condições de processo
(2019-01-16) Spies, Jonathan Alberto; Lehn, Daniel Neutzling; http://lattes.cnpq.br/5454474578459492
A cerveja é a bebida alcóolica mais popular e mais antiga consumida pelo homem. É definida como uma bebida alcóolica obtida da fermentação de um mosto de cereais maltados, com ou sem adição de outras matérias-primas como lúpulo, cereais não maltados e aditivos. Após longos anos de dominação de cervejas leves e sem grande apelo sensorial, nos últimos anos o mercado mundial têm-se movimentado com o ressurgimento de estilos de cerveja que ao longo do tempo haviam deixados de ser produzidos. Desta forma, estilos que prezam pela qualidade vêm ganhando espaço dentro de um novo nicho de mercado. Para a produção de cervejas de qualidade faz-se necessária à seleção de matérias-primas de qualidade, quanto a maltes, lúpulos e leveduras. Um dos grandes diferenciais nestes tipos de cervejas é o emprego de maiores quantidades de lúpulo, responsável por conferir amargor e aroma à bebida. Os compostos alfa-ácidos presentes no lúpulo são os principais responsáveis pelas características de amargor de uma cerveja, porém, seus efeitos em relação às características do produto final estão diretamente relacionados à quantidade e à forma como são adicionados ao processo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento da isomerização de alfa-ácidos de lúpulo em diferentes condições de tempos de fervura e massas específicas de mostos. Selecionou-se para a realização do trabalho a variedade de lúpulo Galena, e, determinou-se por meio de espectrofotometria sua concentração de alfa-ácidos totais. Preparou-se dois mostos com diferentes massas específicas, 1,030 e 1,040 g/mL, adicionando em ambos a mesma concentração de lúpulo, da variedade Galena, de mesmo lote e safra. O mosto lupulado fora fervido por um período total de 60 minutos, sendo coletadas amostras para determinação de iso-alfa-ácidos, a partir de espectrofotometria, nos períodos de 20, 40 e 60 minutos. Os resultados encontrados mostraram o aumento da concentração de iso-alfa-ácidos e de utilização de alfa-ácidos em função do aumento do tempo de fervura para os dois mostos avaliados. Outro resultado significativo apresentou valores de concentrações de iso-alfa-ácidos e utilização de alfa-ácidos mais elevados para o mosto de menor massa específica, em comparação ao de maior massa específica. Pode-se concluir que as variáveis analisadas interferem diretamente na conversão de alfa-ácidos a iso-alfa-ácidos durante o processo de fervura do mosto, afetando consequentemente as características de amargor do produto final.
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Avaliação da redução de valores calóricos e teores alcoólicos na produção de cerveja artesanal light
(2019-06) Ruschel, Leonardo Schardong; Catto, André Luís; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
A cerveja é uma bebida obtida pela fermentação alcoólica cujo processo de elaboração é cada vez mais qualificado e melhor controlado. A produção artesanal utiliza técnicas que não necessitam de equipamentos com alta tecnologia, permitindo obter assim um produto final com mais sabor. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi de produzir uma cerveja artesanal light, buscando a redução do seu valor energético, do teor alcoólico e que tivesse boa aceitabilidade. O processo de produção da cerveja seguiu as seguintes etapas: moagem do malte, mosturação, filtração do mosto, fervura, tratamento do mosto, fermentação, maturação, clarificação, estabilização, carbonatação e envase. Para a obtenção das cervejas light foram realizadas cinco produções com diferentes quantidades de malte e lúpulo, sem alterar as quantidades de água e leveduras. O tipo de cerveja escolhido foi a Dry Stout, por ser de alta fermentação, encorpada e produzida a partir de malte torrado. Os ensaios de caracterização das cervejas foram realizados em triplicata, sendo avaliado o teor alcoólico, a umidade, cinzas, proteína, lipídios, carboidratos e posteriormente o valor energético, além de uma análise sensorial de cada cerveja produzida e avaliação de sua viabilidade econômica. Os resultados das análises físico-químicas comprovaram que dentre as 5 bateladas de diferentes concentrações de lúpulo e cevada produzidas, apenas a cerveja 5 (de menor densidade) se enquadrou na categoria de cerveja light. Houve também um indicativo de que com a redução dos valores calóricos, sucedeu-se uma redução dos teores alcoólicos. Com base nas análises sensoriais, verificou-se que de modo geral houve um pequeno decréscimo nas notas e na aceitação da cerveja 1 (maior densidade) em relação as demais cervejas, até a cerveja 5. O estudo também revelou que a produção de cerveja artesanal light é viável economicamente, pois os preços estipulados para o produto ficaram abaixo dos preços de venda de dois fornecedores consultados. Com isso, conclui-se que por meio da metodologia proposta é possível se obter uma cerveja artesanal light de boa aceitabilidade pelo público e custos abaixo do padrão, podendo trazer benefícios à saúde, sociais, econômicos e culturais.
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Estudo da substituição integral de gordura trans em formulação de recheio de chocolate
(2019-06) Sousa, Thalita Vieira Serpa; Lehn, Daniel Neutzling; http://lattes.cnpq.br/5454474578459492
A formulação de chocolate recheado contempla o uso de ácidos graxos trans para dar textura, forma, aparência e gosto ao recheio, contribuindo para o equilíbrio gustativo esperado pelo consumidor. No entanto, o consumo deste tipo de gordura, quando em alimentos industrializados, é prejudicial à saúde, acarretando no desenvolvimento de doenças cardiovasculares. O presente trabalho teve por objetivo estudar a elaboração de um recheio de chocolate pela substituição integral da gordura hidrogenada com alto teor de isômeros trans por uma gordura hidrogenada interesterificada baixo trans. Foram avaliadas a Gordura 1 (padrão), Gordura A (proposta pelo fornecedor A) e a Gordura B (proposta pelo fornecedor B). A partir dessas, elaboraram-se formulações proporcionais do Recheio F1, com a Gordura 1, do Recheio F1A, com a Gordura A, e do Recheio F1B, com a Gordura B. Os recheios foram produzidos em duplicata em escala laboratorial. Para caracterizar a atual gordura e as gorduras propostas, construiu-se a curva de teor de gordura sólida (SFC) de cada uma dessas e a Gordura A apresentou curva visualmente similar à curva da Gordura 1. Caracterizou-se o perfil de textura em duplicata dos recheios produzidos e verificou-se que o Recheio F1A apresentou maior dureza quando comparado ao Recheio F1, enquanto o Recheio F1B apresentou-se mais macio. Fundamentado na construção das curvas SFC e na análise de textura dos recheios, definiu-se a Gordura A como melhor substituinte para compor o recheio proposto. Pela definição, foram produzidos dois lotes de chocolate recheado, o Chocolate B1, composto pelo Recheio F1 da gordura padrão, e o Chocolate B1A, com o Recheio F1A da gordura substituinte eleita proposta. Os chocolates com e sem gordura trans foram submetidos às análises de teor de umidade, cinzas, carboidratos, proteínas, gorduras totais, gorduras saturadas e gorduras trans e cálculo do valor calórico. Ainda, comparou-se o Chocolate B1 e Chocolate B1A por análise de perfil de textura. A caracterização dos chocolates indicou diferença significativa (p<0,05) entre o teor de gordura trans, além de diferença significativa de textura. O Chocolate B1A apresentou teor de ácidos graxos trans inferior a 0,2 g por porção podendo ser designado como chocolate “zero trans”. Os resultados comprovaram que o melhor substituinte testado foi a Gordura A, que compôs o Recheio F1A e o Chocolate B1A, devido aos dados semelhantes observados em todas as análises junto à Gordura 1, garantindo viabilidade técnica da substituição da gordura com alto teor de isômeros trans.
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Avaliação do estágio ácido na etapa de pré-branqueamento em uma indústria produtora de celulose de eucalipto
(2019-11) Zambiasi, Guilherme Valduga; Catto, André Luís; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
O controle dos processos em uma planta industrial é fundamental para que se opere de maneira eficaz, consumindo o mínimo de matérias-primas e energia, para obter um produto de qualidade ao final da produção. A formação de produtos intermediários pode ser um problema em uma planta industrial, causando contratempos ao processo produtivo. A formação de ácidos hexenurônicos (HexAs) durante o cozimento da madeira, no processo de obtenção de celulose a partir da madeira de eucalipto, é um destes inconvenientes observados. Os ácidos hexenurônicos reagem com os agentes de branqueamento, causando seu maior consumo e aumentando significativamente os custos produtivos. Além disto, quando não removidos estes ácidos são identificados como uma das maiores causas da reversão de alvura na polpa celulósica branqueada. A remoção dos HexAs ocorre, principalmente, através de um processo de hidrólise ácida conhecido como estágio ácido, na qual os HexAs são transformados em ácidos menos reativos. Neste contexto o objetivo deste trabalho foi avaliar a etapa de estágio ácido em uma indústria produtora de celulose branqueada de eucalipto. Através dos resultados observados verificou-se que o processo existente, em condições normais de operação, é responsável pela diminuição de mais de 50% do Número Kappa, indicando uma efetiva remoção dos HexAs. Em laboratório observaram-se as condições ótimas de operação, avaliando-se que tanto o pH quanto a temperatura e o tempo de retenção influem diretamente na eficiência do estágio ácido. Também pode-se observar que as os parâmetros ótimos de operação encontrados em laboratório se assemelham muito aos parâmetros encontrados no processo real, indicando que este já está otimizado. Outro tema abordado neste trabalho foi a influência econômica do estágio ácido, no qual percebeu-se que, se operando de otimizada, observam-se grandes benefícios financeiros, principalmente sob o espectro da redução de reagentes no processo.
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Análise de efluente bruto e proposta de estação de tratamento de efluentes em indústria cervejeira do Vale do Taquari
(2019-11) Cunha, Letícia Carolina Da; Lehn, Daniel; http://lattes.cnpq.br/5454474578459492
Mundialmente conhecida, a cerveja é uma bebida alcoólica que tem conquistado espaço no mercado, sendo o Brasil o terceiro maior produtor mundial. Indústrias do ramo cervejeiro buscam melhorias e aumento de volume de produção, o que acarreta em geração de resíduos da fabricação, e o tratamento e descarte correto destes são essenciais para redução dos impactos ambientais. Legislações específicas foram criadas para determinar padrões de lançamentos de efluentes nos corpos receptores. O presente trabalho realizou o estudo do processo produtivo de cerveja Pilsen em uma indústria do Vale do Taquari, caracterizando o efluente gerado através de análises físico-químicas, e verificando a performance do sistema de tratamento de efluentes atual da indústria. A partir da caracterização, foi realizado teste de tratamento preliminar do efluente e dimensionamento do processo de lodo ativado. Para a caracterização do efluente, foram feitas três campanhas de amostragem em três pontos do sistema de tratamento atual da fábrica e as determinações analíticas se deram em efluentes provenientes da etapa de produção da cerveja Pilsen e da etapa de limpeza da fábrica, sendo analisados teores de DBO5, DQO, sólidos sedimentáveis, pH, turbidez, fósforo total e nitrogênio total Kjeldahl. Para avaliar a eficiência de remoção de parte dos poluentes do efluente, testou-se a floculação a partir de ensaios de Jar Test, onde o efluente clarificado mostrou reduções expressivas de cor e turbidez e redução de DQO, indicando contribuição da floculação para alcançar os padrões de lançamento exigidos. O sistema de lodo ativado dimensionado a partir da caracterização do efluente bruto é composto de reator aeróbio de 56,23 m3, com tempo de retenção hidráulico de 4,32 dias, composto por sistema de aeração mecânica com dois aeradores superficiais. O decantador secundário dimensionado possui área superficial de 1,64 m2 e volume de 4,93 m3. Com este dimensionamento, estima-se que o sistema possa reduzir o valor de DBO5 inicial do efluente para 124,86 mg/L, que juntamente com ajustes no tratamento preliminar da empresa e a etapa de floculação, torna possível o atendimento dos padrões de lançamento exigidos pela legislação vigente.
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Degradação da amoxicilina por processo oxidativo avançado em operação contínua
(2019-12) Dahmer, Bruno Rampanelli; Reisdörfer, Gustavo; http://lattes.cnpq.br/6984133171974223
O uso indiscriminado e a presença de antibióticos no ambiente representa um grande risco para a saúde, principalmente por sua influência sobre a microbiota e sua associação ao aumento do número de microrganismos multirresistentes. A amoxicilina é um antibiótico de amplo-espectro, pertencente à classe das penicilinas, de grande uso na medicina humana e/ou veterinária. Devido a sua baixa metabolização no organismo, a amoxicilina muitas vezes está presente nos efluentes domésticos ou hospitalares. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivos a construção de um protótipo de reator em fluxo com dióxido de titânio fixado ao leito e avaliar a degradação da amoxicilina por fotólise com diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio em meios ácido, neutro e alcalino. O protótipo de reator foi construído a partir de conduto de PVC seccionado longitudinalmente. Como resultados, a maior degradação (67%) foi obtida nas condições de 500 mg/L de peróxido de hidrogênio e pH 9, com tempo de residência de 20 minutos. O dióxido de titânio fixado ao leito apresentou baixa ou nenhuma atividade fotocatalítica, provavelmente devido a sua morfologia e granulometria. A toxicidade das soluções de amoxicilina tratadas com 500 mg/L de peróxido de hidrogênio, nas três condições de pH, foi testada frente Artemia salina. As amostras obtidas após o tratamento em meio neutro mostraram-se mais tóxicas que aquelas em meio alcalino e ácido.
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Tratamento de dejetos suínos visando ao reaproveitamento do efluente tratado, avaliação da produção de biogás e recuperação de nutrientes
(2020-06) Arezi, Anderson; Hasan, Camila; http://lattes.cnpq.br/1967237941851023
A suinocultura é uma atividade pecuária de grande importância econômica, auxiliando no desenvolvimento do país por meio da geração de emprego e renda. Um dos principais impactos ambientais desta atividade, refere-se à elevada quantidade de dejetos suínos gerados e sua concentração em pequenas propriedades rurais em função do regime de confinamento animal predominantemente adotado neste processo produtivo. Este tipo de resíduo apresenta uma alta capacidade poluidora quando não tratado adequadamente. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a eficiência do tratamento de dejetos suínos por meio da digestão anaeróbia e de tratamento físico e químico, a fim de realizar uma avaliação sobre a possibilidade de reaproveitamento do efluente tratado como água de reuso, do lodo como biofertilizante e do biogás como fonte de energia. O estudo foi dividido em duas etapas: na primeira, realizou-se a caracterização do dejeto suíno, a avaliação da produção e da qualidade de biogás utilizando o dejeto como substrato e, por fim, o tratamento do digestato resultante do processo de digestão por coagulo-floculação. O ensaio de digestão anaeróbia ocorreu pelo período de 44 dias e, após, foram realizados os testes de coagulo-floculação para identificar a melhor dosagem de coagulante e polímero capaz de gerar um clarificado possível de ser reaproveitado. Na segunda etapa, uma nova amostra de dejeto suíno foi coletada e, após a sua caracterização inicial, aplicou-se a coagulo-floculação e somente o lodo sedimentado foi encaminhado ao processo de digestão anaeróbia. Os testes de coagulo-floculação não apresentaram resultados satisfatórios, uma vez que não geraram um clarificado passível de reuso. Além disso, o coagulante adicionado interferiu de forma negativa na digestão anaeróbia do segundo ensaio. A digestão anaeróbia do dejeto suíno do primeiro e segundo ensaio gerou 1,55 e 5,43 L de biogás por kg de dejeto suíno respectivamente, com um percentual de metano de 67,71% para o primeiro ensaio e 40,63% no segundo, considerando a diferença na concentração dos sólidos totais existente entre o primeiro e segundo ensaio devido à ordem de aplicação da coagulo-floculação. Isso demonstra que os resultados da digestão anaeróbia também não foram satisfatórios, visto que os valores de biogás obtidos ficaram abaixo de outros encontrados na literatura.
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Síntese, obtenção e caracterização de hidroxiapatita a partir da casca de ovo de galinha
(2020-06) Bonzanini, Victória; Catto, André Luis; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
Os materiais provenientes de fontes naturais são recursos importantes para a extração e recuperação de diversos compostos importantes, para obtenção de diferentes produtos ou aplicações. A transformação de resíduos em materiais de maior valor agregado requer na maioria dos casos técnicas e abordagens específicas, conforme as características do material avaliado. As biocerâmicas são biomateriais que podem ser utilizados em várias aplicações médicas, dentre as biocerâmicas a hidroxiapatita é a mais empregada na biomedicina. A hidroxiapatita é o tipo de fosfato de cálcio mais estudado nesta área, pelo fato de apresentar biocompatibilidade e osteocondução, além de possuir semelhança com a composição mineral óssea. Neste contexto, o presente trabalho busca analisar a viabilidade da utilização da casca de ovo de galinha como uma fonte de cálcio alternativa para a produção de hidroxiapatita. O óxido de cálcio foi obtido através da calcinação da casca, seguido por uma reação por precipitação química utilizando o ácido fosfórico para obtenção da hidroxiapatita. As amostras de hidroxiapatita obtidas a partir da casca de ovo foram submetidas a análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e analisada quanto ao tratamento térmico (TGA). A partir do TGA e EDS das cascas de ovo foi possível perceber que esse resíduo é uma fonte viável de cálcio, tornando-se um precursor na formação de hidroxiapatita, apresentando 45,5% em perda de massa enquanto as amostras de hidroxiapatitas obtiveram uma pequena perda de massa de 0,5% e 0,8%, característica de material biocerâmico. A microscopia eletrônica de varredura evidenciou que os parâmetros de síntese empregados conduziu a formação de partículas finas, em formato quase esférico aglomerados. Já através da espectroscopia por dispersão de energia das amostras é possível notar a grande presença de cálcio e fósforo na proporção não estequiométrica com a presença de outros elementos. Comprova-se que a casca de ovo é uma fonte viável de cálcio para a síntese de hidroxiapatita, apresentando uma rota alternativa para esses resíduos em grande abundância, bem como a possibilidade de obtenção de um biomaterial de alto valor agregado proveniente de baixo custo.
Acesso Aberto
Obtenção e caracterização de filmes biodegradáveis de amido de pinhão e batata-doce
(2020-06) Nichel, Suélen; Catto, André Luis; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
Devido aos problemas ambientais gerados pelo grande acúmulo de resíduos poliméricos descartados inadequadamente na natureza nas últimas décadas, vem aumentando o número de pesquisas relacionadas a materiais biodegradáveis. Entre estes materiais, os filmes biodegradáveis vêm ganhando destaque, pois formam uma solução filmogênica que pode ser utilizada como um revestimento protetor, podendo ser utilizado para conservação de alimentos como frutas. Assim, este trabalho avaliou a extração do amido do pinhão e da batata-doce para posterior produção de filmes biodegradáveis, analisando suas propriedades e aplicação como revestimento de frutas. A extração dos amidos foi realizada por processo de trituração e posterior filtração e secagem. Os filmes biodegradáveis foram obtidos a partir do método de casting, onde ocorre a formação da solução filmogênica através do amido de pinhão e do amido da batata-doce juntamente com plastificante (glicerol). As análises de caracterização dos filmes de amido de pinhão (GFP), amido de batata-doce (GFB) e do polímero comercial (CFMM) foram realizadas por meio de ensaios de solubilidade, espessura, análise térmicas e morfológicas, além de ensaios visuais e de perda de massa, utilizando como fruta o tomate. Os resultados obtidos indicam que todos os filmes biodegradáveis apresentaram uma solubilidade baixa e o filme CFMM apresentou menor espessura (0,0026 ± 0,002 mm) comparado aos demais filmes. Na análise termogravimétrica (TGA) os filmes GFP e GFB apresentaram estabilidades térmicas inferiores ao CFMM, já no comportamento térmico por calorimetria exploratória diferencial (DSC), verificou-se que todos os filmes apresentaram uma adequada resistência a altas temperaturas. Na análise morfológica os filmes GFP e GFB mostraram certas irregularidades e defeitos, já o filme CFMM apresentou uma morfologia homogênea e compacta. Por fim, no teste de aplicação como revestimento em tomates, a solução filmogênica não aderiu completamente ao fruto, não mostrando bons resultados relacionados ao seu aspecto visual. Em relação a perda de massa, os resultados mostraram uma maior perda de massa no início, indicando que após o sexto dia o fruto começou a perder menos água. Assim, conclui-se que o filme comercial (CFMM) apresentou melhor desempenho quando comparado aos filmes GFP e GFB, que não apresentaram uma adequada efetividade quando aplicados como revestimento de proteção em frutas.
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Obtenção e caracterização de biopolímeros a partir de fécula de mandioca e amido de milho
(2020-06) Schaeffer, Daiane; Catto, André Luis; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
Devido ao crescente acúmulo de resíduos sólidos proveniente de polímeros sintéticos que, quando descartados inadequadamente, acabam agredindo o meio ambiente, diferentes estratégias vêm sendo criadas com o intuito de diminuir esses problemas, por meio da prevenção, reciclagem, redução e valorização química destes materiais e especialmente o uso de polímeros biodegradáveis. O uso de amido como material termoplástico é promissor devido principalmente a disponibilidade natural deste produto, que pode ser extraído de uma fonte inesgotável de matérias-primas como cereais e raízes. Neste contexto, o presente trabalho aborda o estudo de biopolímeros produzidos a partir de duas diferentes fontes renováveis, a fécula de mandioca e o amido de milho. A metodologia foi realizada utilizando a técnica de casting, usando três diferentes concentrações de glicerol (plastificante) e duas faixas de temperatura de reação distintas. As caracterizações dos filmes foram realizadas de acordo com normas específicas para embalagens poliméricas, avaliando propriedades como espessura, absorção de água, comportamento em soluções aquosas de acordo com o pH, análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV), estabilidade térmica por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Os resultados mostraram que a espessura das amostras mostrou boa uniformidade, enquanto o estudo cinético apresentou uma alta absorção de água das amostras ao longo do tempo. Na análise de MEV percebeu-se algumas falhas ocorridas durante a retirada da amostra das placas de Petri e pequenos componentes não solubilizados na etapa de formulação. As curvas de TGA mostraram uma baixa estabilidade térmica comparadas ao biofilme comercial, porém, baixo percentual final de resíduo. Por DSC observou-se que os biofilmes apresentaram temperaturas de fusão na faixa de 90 a 108 oC, inferiores também ao biofilme comercial. Porém, pelos resultados gerais obtidos, pode-se perceber que o uso de amido para produção de biofilmes é uma tecnologia promissora, que pode ser melhorada e implementada para desenvolvimento de novos produtos mais sustentáveis e amigáveis ao meio ambiente.
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Avaliação da eficiência de processo oxidativo avançado, através da injeção de ozônio, na remediação da área contaminada por gasolina.
(2020-11) Ebeling, Jonas; Ethur, Eduardo Miranda; http://lattes.cnpq.br/0536800052883688
O aumento de casos de contaminação da água e do solo pelos petroderivados e a alta toxicidade destes produtos tornou imprescindível o desenvolvimento de técnicas, visando a atenuação do impacto ambiental. Dentre os diversos processos disponíveis para a remediação de sítios contaminados com hidrocarbonetos, os que utilizam oxidantes químicos se tornam os mais promissores, eficientes e rápidos para estabelecimento das concentrações de contaminantes em níveis aceitáveis perante as normativas vigentes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de remediação, através da técnica de injeção direta de Ozônio, em poços de monitoramento de posto revendedor com histórico de contaminação por Gasolina, durante o período de junho a outubro de 2020. Para verificação da eficiência do processo de ozonização, foram realizadas amostragens de água subterrânea nos pontos com maior concentração de benzeno verificada durante o monitoramento ambiental realizado em Janeiro de 2020 (PM01, PM03, PM13, PM16, PM21 e PM23), a cada 90 dias, tendo como finalidade a avaliação dos índices de Benzeno, Tolueno, Xileno e Etilbenzeno – série BTXE, presentes na água subterrânea contaminada e também avaliados in-situ, dados do comportamento do nível freático local e pH a cada 15 dias e a quantidade de oxidante dissolvido na água mensalmente. Como resultados dos trabalhos foram verificas reduções nas concentrações de Benzeno variando entre 79-100%, na de Tolueno (entre 80-100%), na de Etilbenzeno (entre 85-100%) e na de Xileno (entre 79-100%). Conclui-se desta forma que o processo operacional através da injeção de ozônio mostrou-se efetivo para mineralização dos compostos contaminantes da série BTXE, durante o período avaliado.
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Avaliação da atividade antioxidante DPPH e quelante da farinha e extrato do pseudofruto de Hovenia dulcis Thunberg obtido por ultrassom
(2020-11) Viciniescki, Renata Pelin; Borsoi, Cleide; http://lattes.cnpq.br/5313130825028760
A árvore Hovenia dulcis Thunberg (H. dulcis Thunb.), conhecida popularmente como uva japonesa, é um vegetal invasor que possui densa população na região sul do Brasil. Esta planta possui um pseudofruto rico em carboidratos e detentor de sabor doce, que pode ser utilizado na alimentação humana e animal, porém pouco explorado no país para fins alimentícios. Visando o proveito destes pseudofrutos, este trabalho busca extrair polissacarídeos que possam ser empregados em aditivos para a indústria alimentícia, apresentando atividade antioxidante DPPH (2,2-difenil-1- picrilhidrazila) e quelante. Para o estudo, os pseudofrutos foram obtidos na região serrana do Rio Grande do Sul, devidamente sanitizados e caracterizados de maneira físico-química. A extração do extrato foi realizada por método de ultrassom na condição de 550 W de potência, frequência do equipamento a 20 kHz, tempo de exposição de 50 minutos e temperatura de 60 oC no sonicador de ponteira. O material obtido na extração sofreu purificação por filtração. Com o extrato devidamente purificado, seus constituintes foram caracterizados bem como suas propriedades bioativas de antioxidante DPPH e quelante de Fe+2, análises igualmente realizadas para a farinha do pseudofruto. O extrato não apresentou polissacarídeos, apenas os monossacarídeos glicose e frutose, o que demonstra que a técnica de ultrassom nas condições utilizadas não foi eficiente na extração de polissacarídeos, já as análises de antioxidante DPPH e quelante Fe+2 também não apresentaram essas atividades bioativas. Já a farinha do pseudofruto apresentou atividade em ambas análises de antioxidantes, com IC50 (concentração do analito que induz metade do efeito máximo) de 3,36 (±0,01) mg.mL-1 para DPPH e 2,00 (±0,01) mg.mL-1 para quelante, valores próximos aos encontrados em literatura. Assim conclui-se que apesar do método e as condições de extração neste trabalho não resultarem na extração de polissacarídeos a farinha de pseudofruto da H. dulcis Thunb., apresenta atividade antioxidante DPPH e quelante de Fe+2.
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Desenvolvimento e caracterização de compósitos poliméricos reforçados com resíduo de erva-mate
(2020-12) Decker, Larissa Da Costa; Borsoi, Cleide; http://lattes.cnpq.br/5313130825028760
Estudos relacionados ao desenvolvimento tecnológico na área de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais estão em crescimento nos últimos anos devido a suas diferentes propriedades. Materiais compósitos poliméricos que utilizam fibras residuais da indústria aliam o desenvolvimento de materiais que possuam propriedades mecânicas, físicas e morfológicas adequadas, ao aproveitamento de materiais de origem renovável. Durante o processo de beneficiamento da erva-mate, entre os processos e classificação dos variados tipos de erva-mate, cerca de 2% da produção em massa da erva-mate tornam-se resíduos, na forma de palitos de erva- mate. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um compósito polimérico reforçado com o resíduo do processamento da erva-mate de uma indústria localizada no Vale do Rio Pardo - RS, visando o reaproveitamento e agregando valor ao material. Os compósitos poliméricos foram obtidos através de mistura do resíduo de palito de erva-mate e resina poliéster isoftálica com neopentilglicol (NPG), utilizando o método de moldagem manual. As amostras foram caracterizadas com relação à resistência mecânica (ensaios de tração e flexão), morfologia por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), e análises físicas de absorção de água, porosidade aparente, e massa específica aparente. Os compósitos obtidos com 30% de inserção de fibra apresentaram a maior absorção de água no final do ensaio. Em relação à porosidade aparente, notou-se um aumento em todos os compósitos obtidos com incorporação da fibra, quando comparados à matriz poliéster pura. O valor máximo atingido de massa específica aparente verificou-se no compósito obtido com a adição de 30% de fibra, com um aumento de 20,51% em relação à matriz pura. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos acentuam tal tendência, assim, a resistência máxima à tração obtida encontra-se no compósito composto majoritariamente por resina poliéster isoftálica, alcançando 40,55 ±1,04 MPa. Em relação ao módulo de elasticidade, observa-se um aumento em comparação à matriz pura, evidenciando um material mais rígido. A resistência à flexão dos compósitos reforçados com fibras apresenta desempenho inferior quando comparado à matriz pura. Através das análises morfológicas, determinou-se falhas e características presentes nos materiais, como presença de vazios, bolhas de ar e o fenômeno de fibras arrancadas, indicando fraca interação matriz/reforço.
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Projeto de um sistema de transporte pneumático para Whey Protein em uma empresa de suplementos alimentares
(2020-12) Welter, Douglas Henrique; Catto, André Luís; http://lattes.cnpq.br/5881191001091059
Atualmente a suplementação alimentar não se encontra direcionada apenas para atletas profissionais, mas também para pessoas que praticam qualquer tipo de exercício físico. Por essa razão, empresas de suplementos ampliam cada vez mais mercado, movimentando nos últimos anos bilhões de reais no Brasil. Porém para atingir padrões de qualidade exigidos pelos consumidores, é necessário aprimorar os processos de fabricação destes produtos. Neste estudo foi avaliado o processo produtivo de uma empresa de suplementos alimentares, localizada no Vale do Taquari, a qual atualmente não possui nenhum transporte automatizado e pretende investir em um sistema de transporte pneumático para o empacotamento do suplemento Whey Protein. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi realizar o projeto deste sistema de transporte pneumático, desenvolvendo além disso um Pipping and Instrumentation Diagram (P&ID) do sistema e uma avaliação dos custos totais para uma futura implementação. Dentre os resultados do dimensionamento do sistema, verificou-se que a velocidade de transporte calculada foi de 14,93 m/s, sendo este valor característico de um transporte em fase diluída. Foram definidos também o diâmetro e comprimento de tubulações, além dos demais equipamento do sistema. A potência necessária para o compressor de ar ficou em torno de 0,08 HP. Com o P&ID foi possível definir os principais instrumentos e válvulas do sistema, descrevendo assim a lógica de funcionamento e controle operacional. Por fim, comparando-se a capacidade produtiva atual com a estimada após implementação do projeto, verificou-se que com a implantação haveria um aumento de 260% na capacidade produtiva da empresa, o que eliminaria operações manuais realizadas no envase atual, reduzindo assim gastos de fabricação e se tornando mais competitivo no mercado.