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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8WCM4N
Tipo: | Dissertação de Mestrado |
Título: | Concentração de proteínas de soro do leite utilizando gel polimérico termossensível poli(N-isopropilacrilamida) |
Autor(es): | Gabriela Cordeiro Tavares |
Primeiro Orientador: | Roberto Fernando de Souza Freitas |
Primeiro membro da banca : | Judith Pessoa de Andrade Feitosa |
Segundo membro da banca: | Tania Lucia dos Santos Miranda |
Resumo: | No presente trabalho, foi feito um estudo da utilização do gel poliméricotermossensível poli(N-isopropilacrilamida) para a concentração das proteínas do soro do leite. Para o estudo proposto, foi feita a síntese de uma matriz de géis, variando-se a concentração de monômeros totais e de agente reticulante. Os géis foram caracterizados a partir do seu grau de expansão mássico e através de calorimetria exploratória diferencial e termogravimetria. Os géis foram utilizados para a concentração de proteínas do soro do leite. Para essa concentração, foram estudadas as seguintes variáveis: concentração de monômeros totais e de reticulante, relação massa de gel / volume de solução de soro de leite e temperatura de concentração. As variáveis-resposta foram o percentual de concentração e a seletividade. Foi feita uma simulação do processo de concentração em ciclos de concentração, em corrente cruzada. Os géis foram sintetizados por copolimerização por crescimento em cadeia, em solução, via radicais livres, a partir do monômero N-isopropilacrilamida, N,N- metilenobisacrilamida como agente reticulante, água como solvente, e persulfato de amônio e metabissulfito de sódio como par redox iniciador. Foi sintetizada uma matriz de onze géis de poli(N-isopropilacrilamida) com diferentes proporções de monômero e de agente reticulante. Todos os géis apresentaram comportamento termodinâmico de solução critica inferior, com uma transição de fases descontínua em torno de 32oC. Géis com maior concentração de monômeros totais e/ ou com maior concentração de agente reticulante apresentaram um menor grau de expansão mássico, em qualquer temperatura, como resultado do domínio do termo elástico no comportamento termodinâmico. Os géis caracterizados por calorimetria exploratória diferencial e por termogravimetria apresentaram dois eventos de degradação, um em torno de 300oC e outro em torno de 400oC, o primeiro deles atribuído ao reticulante. As temperaturas de transição vítrea se situaram em torno de 150oC, e foi observado o significativo efeito do reticulante na estrutura dos géis. O gel 20x5, contactado com soluções de soro de leite, à 5oC e à 20oC, foi capaz de concentrar a solução, em proteínas, em cerca de 10 a 33%, dependendo da relação massa de gel / volume de solução. A eficiência de separação, para os diferentes sistemas estudados, variou entre cerca de 40 e 80%. Os resultados foram discutidos à luz da termodinâmica de géis e através da correlação entre parâmetros de síntese e estrutura do gel obtido. O gel 10x1 mostrou-se incapaz de concentrar a solução de soro de leite. Os resultados obtidos para a concentração de proteínas do soro do leite, utilizandose géis poliméricos termossensíveis de poli(N-isopropilacrilamida), mostraram que o Processo Gel pode ser utilizado como uma alternativa vantajosa para tal separação, tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental. |
Abstract: | In this work, the use of a temperature-sensitive polymer gel, Poly(N-isopropylacrylamide) for the concentration of whey proteins was studied. For the proposed study, a gel matrix was synthesized, by varying the total monomer and the crosslinking agent concentration. The gels were characterized through swelling measurements and by diferential scanning calorimetry and thermogravimetry. The gels were used to concentrate whey proteins solutions. For this concentration, the studied variables were: total monomer concentration, crosslinking agent concentration, gel mass / solution volume ratio and concentration temperature. The concentration percentage and the selectivity were determined. A simulation of the concentration process, in concentration cycles, in cross-current operation, was carried out. The gels were synthesized by chain growth free radical solution copolymerization, with monomer N-isopropylacrylamide, N,N-methylenebisacrylamide as crosslinking agent, water as solvent, ammonium persulphate and sodium metabissulfite as a redox pair initiator. A gel matrix, consisting of eleven gels, was synthesized, with different concentration of total monomer and crosslinking agent. All obtained gels showed a lower critical solution temperature behavior, with a discontinuous phase transition at around 32oC. Gels with larger concentration of total monomer and/or crosslinking agent showed a lower mass swelling ratio, at all temperatures, as a result of the predominance of the elastic contribution on the thermodynamics behavior. The gels, characterized by differential scanning calorimetry and by thermogravimetry, showed two separate degradation events, one at around 300oC and the other at around 400oC, the first one attributed to the crosslinking agent. The glass transition temperatures were determined at around 150oC, and the significant effect of the crosslinking agent in the gel structure was observed. The gel 20x5, contacted with whey proteins solution, at 5oC and at 20oC, was capable of concentrating the solution, in protein, from 10 to 33%, depending on the gel mass / solution volume ratio. The separation efficiencies, for the different studied systems, varied from around 40 to 80%. The results were discussed in the context of gels thermodynamics and through correlations between synthesis parameters and structure of the obtained gels. The 10x1 gel did not concentrate the whey proteins solution. The obatined results for the concentration of whey proteins solutions, by using temperature-sensitive polymer gel, Poly(N-isopropylacrylamide), showed that the Gel Process can indeed be used as an advantageous alternative for such separation, either from an economic or from an environmental view point. |
Assunto: | Engenharia quimica |
Idioma: | Português |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8WCM4N |
Data do documento: | 13-Mai-2011 |
Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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