Response surface and DFT protocols for improvement of the adsorption process of lignocellulosic-based biomass for the removal of basic dyes.

Jatobá-do-cerrado fruit shells, archetypical of lignocellulosic-based biomass, were used as an adsorbent to remove crystal violet (CV) and methylene blue (MB) from water. The adsorbent was characterized using various techniques, and kinetic studies showed dye adsorption followed second-order kinetics. An experimental design investigated the effects of pH and temperature on removal efficiency, with a quadratic model fitting the data best. The results suggest pH influences MB's adsorption capacity more than temperature and at 25 °C and pH 8, MB had a desirability value of 0.89, with 95 % removal efficiency. For CV, temperature had a greater influence, with a desirability value of 0.874 at 25 °C and pH 10, and 95 % removal efficiency. Adsorption isotherm studies revealed maximum adsorption capacities of 123.0 mg·g-1 and 113.0 mg·g-1 for CV and MB, respectively. Experimental thermodynamic parameters indicated an endothermic and spontaneous process which it was supported by quantum chemistry calculations. The protocols developed confirmed the potential for adsorbing CV and MB dyes in water, achieving over 73.1 and 74.4 mg g-1 dyes removal.

Microwave-assisted carboxymethylation of cellulose extracted from brewer's spent grain.

Cellulose was extracted from brewer's spent grain (BSG) by alkaline and bleaching treatments. The extracted cellulose was used in the preparation of carboxymethyl cellulose (CMC) by reaction with monochloroacetic acid in alkaline medium with the use of a microwave reactor. A full-factorial 2(3) central composite design was applied in order to evaluate how parameters of carboxymethylation process such as reaction time, amount of monochloroacetic acid and reaction temperature affect the average degree of substitution (DS) of the cellulose derivative. An optimization strategy based on response surface methodology has been used for this process. The optimized conditions to yield CMC with the highest DS of 1.46 follow: 5g of monochloroacetic acid per gram of cellulose, reaction time of 7.5min and temperature of 70°C. This work demonstrated the feasibility of a fast and efficient microwave-assisted method to synthesize carboxymethyl cellulose from cellulose isolated of brewer's spent grain.

EFEITO DA EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA NAS CARACTERÍSTICAS DE VISCOSIDADE DE PASTA, SOLUBILIDADE E ABSORÇÃO DE ÁGUA DE FARINHAS PRÉ-GELATINIZADAS DE MILHO E FEIJÃO CARIOCA (BRS PONTAL) / EFFECT OF THERMOPLASTIC EXTRUSION ON THE CHARACTERISTICS OF PASTA VISCOSITY, SOLUBILITY AND WATER ABSORPTION OF PRE-COOKED FLOURS MADE WITH MAIZE AND CARIOCA TYPE BEANS (BRS PONTAL)

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da extrusão termoplástica nas características de pasta, solubilidade e absorção de água de farinhas pré-gelatinizadas de milho e feijão do tipo carioca (BRS Pontal). Os parâmetros utilizados no processamento por extrusão termoplástica foram: rotação do parafuso (318,2 a 392,9 rpm); umidade inicial na mistura (10,9 a 21%) e adição de feijão sem casca BRS Pontal do tipo carioca (4,8 a 55,2%). Esses parâmetros foram estabelecidos, nos seus devidos níveis, por meio de delineamento experimental composto rotacional de segunda ordem, cujas variáveis respostas estudadas foram: índice de solubilidade em água (ISA), índice de absorção de água (IAA), viscosidade máxima inicial (V25), viscosidade máxima a 95°C (VMax) e viscosidade final (VF). Por meio do estudo realizado verificou-se que o aumento do conteúdo de feijão nas amostras elevou a solubilidade das farinhas extrudadas, entretanto não influenciou de forma significativa os valores de absorção em água. A viscosidade de pasta apresentada pelas farinhas está condizente com a característica de pré-gelatinizada, sendo solubilizadas sem a necessidade de cozimento. Os pontos ótimos considerados para a elaboração das farinhas pré-gelatinizadas foram: ISA, 13,07 %; IAA, 5,81 g gel/g matéria seca; V25, 436,52 cP; VMax, 157,86 cP e VF, 390,26 cP para valor de desejabilidade de 0,90.

Efeito da cobertura de amido de fruta-de-lobo e sorbitol e do tempo de armazenamento na conservação pós-colheita de frutos de morango / Effect of coverage of starch fruit-of- wolf andsorbitol and storage in the time of post-harvestconservation of fruit of strawberry

No presente trabalho estudou-se o efeito de diferentes formulações de coberturas comestíveis de amido de fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum St. Hill.) e sorbitol e do tempo de armazenamento na qualidade pós-colheita de frutos de morango cultivar ‘Oso Grande’ sob refrigeração. Os frutos foram submetidos a 4 tratamentos, sendo um de frutos sem cobertura e 3 de frutos imersos em soluções filmogênicas com 2% de amido e variações na concentração de sorbitol de 0,1; 0,2 e 0,3%. Os morangos foram acondicionados e armazenados a 10ºC por 10 dias, sendo avaliados a cada 2 dias a perda de massa, a relação entre os sólidos solúveis totais e a acidez total titulável e o pH dos frutos. Utilizou-se o delineamento em blocos ao acaso, com esquema de parcelas subdivididas. Para a descrição das variáveis em função do período de armazenamento foram efetuadas análises de regressão polinomial até o segundo grau, sendo os modelos selecionados conforme a significância do teste F e o erro padrão da estimativa para cada modelo. As coberturas não foram efetivas no controle das transformações físico-químicas da maturação dos frutos de morango, não sendo verificada diferença significativa entre os frutos revestidos ou não com as diferentes coberturas. Todas as características estudadas variaram significativamente (p≤0,01) em função do tempo de armazenamento, sendo a perda de massa e a relação entre os sólidos solúveis totais e a acidez titulável descritas por modelos de segundo grau e o pH por modelo de primeiro grau.

Efeito dos parâmetros de extrusão nas características de viscosidade de pasta e índice de absorção de água de macarrões pré-cozidos elaborados a partir de farinha mista de arroz integral e milho obtidos por extrusão / Effect of extrusion parameters in the characteristics of pasta viscosity and water absorption index of pre cooked pasta prepared by mixed flour of brown rice and maize obtained by extrusion cooking

Foram estudados os efeitos das variáveis umidade, temperatura e formulação nas características de viscosidade de pasta e índice de absorção de água (AA) em macarrões pré-cozidos, elaborados a partir de farinha mista de arroz integral e milho, obtidos por extrusão termoplástica. O delineamento experimentado foi elaborado para verificar o efeito de tres níveis de substituição de farinha de milho (20, 30 e 40 por cento), tres níveis de umidade (30, 35 e 40 por cento) e tres temperaturas na zona de alta pressão (70, 80 e 90ºC), originando 20 tratamentos. Os resultados obtidos indicaram que a viscosidade inicial a 25ºC não foi afetada por nenhuma das variáveis de extrusão. Entretanto, a viscosidade máxima sofreu efeito negativo da umidade e da formulação (Porcentagem de farinha de milho) e a viscosidade final sofreu efeito negativo de todos os parâmetros estudados. O índice de abserção de água também não foi afetado pelos valores encontrados para as variáveis do delineamento. Portanto, a elaboração de massas pré-cozidas por extrusão requer cuidados para se obter produto íntegro, rsistente ao cozimento e com adequado rendimento final.