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Valorização das águas corticeiras - RUN

1. 42 Figura 2 2 Redu o do Complexo f rrico TPTZ em complexo ferroso TPTZ 44 Figura 2 3 Esquema ilustrativo de um GC MS 53 46 Figura 2 4 Estrutura qu mica do Etilenodiamina reatar 48 Figura 3 1 CQOe rico EM fun o CQO optido N 3 a7596 essere 60 Figura 3 2 Recta de calibra o em AG para o M todo de Folin Ciocalteau n 3 a 5 61 Figura 3 3 Recta de calibra o para o M todo da Capta o do radical DPPH n 3 a 5 62 Figura 3 4 Recta de calibra o em Sulfato ferroso para o M todo FRAP n 3 5 63 Figura 3 5 Cromatograma de gua de cozedura concentrada 4 vezes 280 66 Figura 3 6 Cromatograma da mistura de solu es dos compostos padr o 68 Figura 3 7 Espectro de massa dos picos com maior concentra o na solu o da mistura dos padr es 1 AV 2 AP 3 AS e 4 AG sse enne 70 Figura 3 8 Cromatograma da amostra de gua de cozedura 71 Figura 3 9 Sobreposi o dos cromatogramas da amostra com a solu o da mistura de solu es dos compostos padr o nnueressnnnnnennnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennn ER eA 71 Figura 3 10 Gr fico da adsor o dessor o do azoto no 1
2. sese 11 Figura 1 10 Estrutura qu mica do cido sir ngico see 11 Figura 1 11 Estrutura qu mica do cido fer lico sseeeeeene 12 Figura 1 12 Estrutura qu mica do cido el gico see 12 Figura 1 13 Processo de adsor o sssssssssseeeneneee ener 13 Figura 1 14 Classifica o da IUPAC para as Isot rmicas de adsor o de gases pj PiS e s o a press o press o de vapor do soluto e a quantidade adsorvida respectivamente 14 16 Figura 1 15 Tipos de Histereses 13 17 Figura 1 16 Estrutura base dos compostos flavon is R4 e R grupo funcional caracter stico de cada flavonsidd 2e nn nn 27 Figura 1 17 Estrutura qu mica dos cidos benz icos sse 27 Figura 1 18 Estrutura qu mica dos cidos cin micos eee 28 Figura 1 19 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico BHA nenn 30 Figura 1 20 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico BHT 30 Figura 1 21 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico TBHQ nenn 30 Figura 1 22 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico THBP nenn 31 Figura 1 23 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico PG nenn 31 Figura 2 1 Reac o de redu o do radical livre DPPH RH antioxidante
3. nennen 62 3 1 1 3 1 M todo da capta o do radical DPPH 62 3 1 1 8 2 M todo do poder redutor f rrico 63 3 1 2 Resultados Experimentas secar enne 64 3 2 IDENTIFICA O E QUANTIFICA O DOS COMPOSTOS FEN LICOS PRESENTES NA AMOSTRA cuisine 66 3 2 1 FIR eC iia etd e ie ote eee I ened 66 3 2 2 COM EE 67 3 3 CARACTERIZA O TEXTURAL ADSOR O DE AZOTO A 77 72 3 4 CARACTERIZA O ELEMENTAR csccccccssssscsesesececssscsssecesescssseeseneseseseseseeseseees 75 3 5 CARACTERIZA O DA QU MICA DE SUPERF CIE pH 75 3 6 ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER TEES 76 3 7 TESTES DE ADSOR O Jenaer ea 78 3 7 1 ANS 82 3 7 2 Isot rmica de Adsorgc o sssssssssssssssese esee enne 90 3 7 3 Adsor o DESSON O nce tut eo dt rides 92 4 CONCLUS ES E TRABALHO FUTURO cccccssscssscessecsssssccsscscscscasessecsensssceseenenessacsesesens 97 CONCLUS ES P P an T 99 4 2 TRABALHO FUTURO ett ern te pha ee 102 BIBEIOGRAEIA ient eap RR ed e da sa 103 er bte eU OE e ELE RERO O 111 6 1 ANEXO A Protocolo experimental de determina o de compostos fen licos totais pelo m todo Folin Ciocalteau canc
4. 73 Figura 3 11 Gr fico da adsor o dessor o do azoto no CA 2 nn 74 Figura 3 12 Espectro de Absorv ncia FTIR dos tr s carv es activados A absorv ncia 77 Figura 3 13 Recta de calibra o do Acido G lico 3 59 78 Figura 3 14 Recta de calibra o do cido Protocatecuico 3 0 5 79 Figura 3 15 Recta de calibra o do cido Sir ngico n 3 a 5 79 Figura 3 16 Recta de calibra o do cido Van lico n 3 a 5 80 Figura 3 17 Recta de calibra o da Mistura N 3 a 596 rena 81 Figura 3 18 Comportamento cin tico do cido G lico nos carv es activados 82 Figura 3 19 Comportamento cin tico do Acido Protocatecuico nos carv es activados 83 Figura 3 20 Comportamento cin tico do cido Sir ngico nos carv es activados 83 Figura 3 21 Comportamento cin tico do cido Van lico nos carv es activados 84 Figura 3 22 Comportamento cin tico da mistura de solu es dos compostos padr o no CA 1M 94 Figura 6 1 Espectro do Acido G lico nr ara A AE 121 Figura 6 2 Espectro do cido Protocatecuico uunuaensenecesnenennnnenannnnnnnnnnnnn
5. o do carv o activado Este procedimento baseia se no trabalho descrito na literatura com algumas modifica es 55 Procedimento Experimental Colocar 5 mL EDA 40 mL de metanol num bal o de fundo redondo homogeneizar bem a mistura De seguida adicionar 5 g de carv o activado Norit Gac previamente pesado Colocar o bal o em banho maria no Rotavapor B chi Rotavapor R 200 Heating Bath B 490 80 O sob press o reduzida durante 1h no final do tempo retirar o bal o do banho maria e ligar a um take off acoplado ao v cuo Depois colocar o bal o a aquecer numa manta de aquecimento 80 C com res stato durante 24h Lavar o carv o activado modificado com gua Milli Q para remover o excesso de EDA Para remover o excesso de gua utilizar o Rotavapor e de seguida secar o carv o activado modificado na estufa 50 C durante a 4h 48 2 5 ADSORVENTE E A SUA CARACTERIZA O Os adsorventes escolhidos para a realiza o dos testes de adsor o do cido g lico cido protocatecuico cido sir ngico cido van lico e da mistura de todos os componentes foram o Carv o activado Norit Gac comercial 1240 Plus 35 a 45 mesh o Carv o activado Norit Gac 1240 Plus modificado com EDA o Carv o activado Paco obtido a partir de caro o de azeitonas 70 a 80 mesh Estes carv es foram fornecidos pela Norit e pela Universidade de Alicante Para as experi ncias designou se os carv es da seguinte maneira o
6. Deixar a incubar em banho maria a 37 C durante 35 minutos Ler no espectrofot metro a 593 nm contra a soluc o branco preparada da mesma maneira em vez de usar a solu o padr o usar agua Milli Q 44 2 3 IDENTIFICA O E QUANTIFICA O DOS COMPOSTOS FEN LICOS A identifica o e quantifica o dos compostos fen licos presentes na amostra e os resultados dos estudos de adsor o descritos neste cap tulo s o todos determinados pela t cnica cromatografia l quida de alta efici ncia A confirma o da presen a dos compostos fen licos estudados na amostra de gua de cozedura realizada por Cromatografia em fase gasosa associada espectrometria de massa 2 3 1 Cromatografia l quida de alta efici ncia HPLC DAD A cromatografia l quida de alta efici ncia distingue se das outras t cnicas cromatogr ficas visto usar a fase m vel a alta press o uma t cnica anal tica de separa o e quantifica o de compostos qu micos O equipamento de HPLC High Performance Liquid Chromatography Prominence Shimadzu composto por cinco m dulos controlador CBM 20A unidade de gradientes de baixa press o DGU 20A5 unidade de solventes LC 20AD DAD detector de rede de d odos SPD M20A e forno da coluna CTO 20AG O processo de separa o ocorre na coluna LichroCART 250 4 HPLC cartucho e Purospher STAR RP 18e 5 um Ao injectar uma mistura de compostos na coluna estes s o separad
7. baixa ocorr ncia e mortalidade de cancro em seres humanos 34 36 25 V rios investigadores t m trabalhado na identifica o quantifica o separa o e utiliza o dos compostos fen licos em alimentos enfrentando muitos problemas metodol gicos Esta dificuldade adv m do facto desta complexa fam lia englobar uma vasta gama de subst ncias fen is simples cidos fen licos cumarinas flavon ides taninos e Lenhinas possuem elevada polaridade s o sens veis ac o de enzimas e muito reactivos 36 1 5 2 Classifica o e Mecanismo de ac o dos antioxidantes Existem v rios crit rios de classifica o dos antioxidantes descritos na literatura neste estudo optou se pela classifica o criada por Rib reau Gayon em 1968 Rib reau Gayon classificou os compostos fen licos pouco distribu dos na natureza pol meros e largamente distribu dos na natureza 37 e Pouco distribu dos na natureza este grupo engloba os fen is simples como o pirocatecol a hidroquinona e o resorcinol e Pol meros s o alguns compostos fen licos que n o se apresentam em forma livre nos tecidos vegetais como por exemplo taninos e as Lenhinas Taninos s o compostos de elevado peso molecular que conferem ao alimento a sensac o de contracc o e classificam se em dois grupos baseados em seu tipo estrutural taninos hidrolis veis e taninos condensados Os primeiros cont m um n cleo cent
8. 1 3 1 Estrutura e composi o da corti a A estrutura microsc pica da corti a constitu da por c lulas que est o agrupadas numa estrutura alveolar caracter stica Num cent metro c bico da corti a contam se cerca de 40 milh es de c lulas dispostas em fiadas perpendiculares ao tronco de sobreiro 6 7 Na imagem de SEM Scanning Electron Microscope microscopia electr nica de varrimento antes da cozedura de corti a Figura 1 3 podemos observar que as c lulas da corti a est o comprimidas de forma irregular Cada c lula de corti a tem a forma de um min sculo prisma pentagonal ou hexagonal cuja altura n o ultrapassa os 40 a 50 um e as c lulas mais pequenas medem entre 10 e 20 um 6 Figura 1 3 Imagem de SEM de c lulas de corti a antes da cozedura 6 Figura 1 4 Imagem de SEM de c lulas da corti a depois da cozedura 6 Na Imagem de SEM de c lulas da corti a depois da cozedura Figura 1 4 observa se que a estrutura da corti a torna se mais regular e o volume aumenta 20 ou seja a estrutura interna da corti a melhorada com o processo de cozedura 6 De acordo com Gil L 2006 8 a corti a apresenta a seguinte composi o qu mica valores m dios Suberina 45 respons vel pela compressibilidade e elasticidade Lenhina 27 estrutura das paredes celulares Polissac ridos 12 tamb m ligados estrutura da corti a Cer ides 6 repelem a gua e contribue
9. Quando o carv o activado apresenta pH lt 7 s o chamados de carv es cidos mas se pHpz for gt 7 s o chamados de carv es b sicos 13 A superf cie do carv o encontra se carregada positivamente para valores de pH da solu o inferiores ao pHp e negativamente para valores de pH superiores 13 1 4 4 Estudos de Adsorc o em solu es aquosas Actualmente a utiliza o do carv o activado no tratamento de guas residuais cada vez mais habitual Mas para o desenvolvimento de um sistema de adsor o para a remo o de um ou v rios adsorvatos importante ajustar os dados de adsor o a modelos matem ticos 5 fundamental aplicar os modelos matem ticos pois estes permitem o entendimento das vari veis intervenientes no processo de adsor o Os estudos cin ticos de adsorc o permitem determinar a velocidade do processo de adsorc o Podendo se determinar o tempo m nimo de contacto necess rio entre o adsorvato e o adsorvente com o objectivo se obter uma concentrac o m xima na fase s lida adsorvente 20 Os estudos de adsorc o em condic es est ticas se complementam com estudos de cin tica de adsorc o para determinar a resist ncia transfer ncia de massa e o coeficiente efectivo da difus o assim como estudos de adsorc o em coluna 21 25 Estes estudos permitir o projectar e optimizar equipamentos escala industrial 21 A capacidade de adsor o do carv o a
10. a presen a dos compostos na amostra analisa se a amostra atrav s de GC MS ver ponto 3 2 2 3 2 2 GC MS Esta t cnica foi utilizada para confirmac o da presenga dos compostos estudados na amostra A identifica o dos compostos na amostra efectuada por compara o com a mistura das solu es dos compostos padr o a 500 mg L permitindo a identifica o por compara o do tempo de reten o e da rela o m z dos respectivos compostos Na Figura 3 6 pode se observar o cromatograma da mistura das solu es dos compostos padr o para o m todo aplicado descrito no ponto 2 3 2 67 TIC MSTURASP Ddaarns 3 838e 07 2 Figura 3 6 Cromatograma da mistura de solu es dos compostos padr o Pode se identificar quatro picos enormes que correspondem aos compostos estudados por serem os que est o em maior concentra o na solu o A identifica o dos compostos feita por compara o o espectro de massa obtido com o espectro apresentado na biblioteca de espectros de massa Na Figura 3 7 est o representados os espectros de massa obtidos para os quatro picos identificados no cromatograma A identifica o de 1 a 4 dada aos picos no cromatograma da mistura de solu es dos compostos padr o corresponde a numera o dada aos espectros de massa Utilizando a biblioteca identificou se e espectro de massa 1 corresponde ao cido van lico 2 3 e espectro de massa 4 corresponde ao cido g
11. a valoriza o e extrac o dos compostos fen licos presentes nas guas efluentes produzidas no processo de transforma o da corti a da ind stria corticeira Fabricor para poss vel uso de outras ind strias e g ind stria alimentar ind stria cosm tica entre outros Para se saber o valor destas guas necess rio determinar a quantidade de mat ria org nica presente nas guas CQO COT e pH o teor de compostos fen licos totais pela m todo de Folin Ciocalteu avaliar a capacidade antioxidante recorrendo a duas metodologias diferentes captura do radical DPPH e FRAP Os resultados obtidos para a quantidade de mat ria org nica presente nas guas s o superiores ao descrito na literatura o que indica que esta amostra encontra se mais rica em mat ria org nica do que os outros testes isto pode dever se a v rios factores quantidade de mat ria prima processada na gua o tipo de lote de corti a entre outros Em rela o ao teor de compostos fen licos presentes na amostra obteve se valores ligeiramente superiores ao descrito na literatura Na an lise da actividade antioxidante pelos m todos da captura do radical DPPH e FRAP concluiu se que a amostra apresenta elevada capacidade antioxidante porque apresenta ARP maior do que a do cido g lico o cido g lico considerado um dos compostos com maior capacidade antioxidante Foi ainda determinado o valor de ECso 0 0774 mL de amostra de DPPH quanto
12. e o n mero de radicais iniciais podem ser quantificados a partir da altera o na densidade ptica 42 A determina o da actividade antioxidante foi efectuada no espectrofot metro Shimadzu UV 1800 num comprimento de comprimento de onda espec fico 515nm O c lculo da percentagem de DPPH restante efectuado com base na seguinte equa o b amostra DPPH restante x 100 Equa o 2 3 branco Em que o MbSamostra Absorv ncia da amostra o AbSpranco Absorv ncia da solu o de controlo A actividade antioxidante pode ser determinada pela quantidade de subst ncia necess ria para inibir 50 da absorv ncia do radical DPPH 96 ECso e pela capacidade anti radical ARP Quanto menor for o maior a actividade antioxidante e quanto maior a ARP maior a efici ncia do antioxidante em inibir o radical DPPH 30 As vantagens deste m todo s o o composto est vel reprodut vel simples de fazer e econ mico As desvantagens s o a durabilidade da solu o de DPPH no m ximo uma semana muito vol til e sens vel a luz Procedimento Experimental Pipetar 0 1 mL de cada concentra o da amostra 10 12 5 20 v v e 3 9 mL do radical DPPH 0 06 mM para saber como se preparou as solu es ver anexo B para um tubo de reac o Merck Homogeneizar os tubos no vortex VWR Mini Vortexer As leituras devem ser monitoradas a cada minuto durante 90 minutos
13. o O objectivo deste teste determinar qual dos carv es activados estudados o melhor para o processo de adsorc o e dessorc o 53 Procedimento Experimental o Adsor o Colocar 10 mg de carv o activado num frasco Depois adicionar 2 mL das solu es dos compostos padr o ou da mistura aos frascos e agitar a suspens o durante 1 hora o Dessor o Adicionar 4 mL de acetonitrilo ao frasco Depois colocar no banho de ultrasons durante 20 min e recolher a solu o sobrenatante 54 2 8 AJUSTES DOS DADOS EXPERIMENTAIS Os valores dos par metros para as cin ticas e para as isot rmicas de adsor o foram determinados no programa Excel Atrav s das equa es descritas no Capitulo 1 4 para os respectivos modelos de adsor o determina se o valor da quantidade adsorvida calculado deai para cada instante Ajusta se os valores calculados aos experimentais manipulando se os par metros de maneira a que os pontos calculados se aproximem o mais poss vel aos pontos experimentais Este ajuste funciona como estimativa inicial para aplicar a ferramenta SOLVER Esta ferramenta ir ajustar os valores calculados aos experimentais minimizando a Soma de Quadrado de Erros SQE Equa o 2 5 A validade dos modelos verificada pela SQE 2 SQE Yi i diexp ical Equa o 2 5 Em que o q Quantidade adsorvida para cada instante por unidade de massa de adsorvente mg g o N mero de pontos experi
14. o Isoladas A Figura 3 18 mostra o comportamento cin tico do cido g lico em cada carv o activado Pode se observar que o processo de adsor o muito mais r pido para o carv o CA 2 pois o adsorvato completamente adsorvido ao fim de 15 min Isto pode ocorrer porque o carv o CA 2 mais mesoporoso poros de transporte e o acesso do adsorvato at aos centros de adsor o facilitado cido G lico o 00 o 6 2 uo gt o 1 c o c o o 100 Tempo min CA 1M LICA 1 ACA 2 Figura 3 18 Comportamento cin tico do cido G lico nos carv es activados 82 cido Protocatecuico 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 _ 5 E E 2 1 bis gt us CQ c o o c o Tempo min CA 1M LICA 1 ACA 2 Figura 3 19 Comportamento cin tico do cido Protocatecuico nos carv es activados IC 300 00 200 00 100 00 0 00 100 Tempo min 7 2 sz o o a c 9 c o lt o o 1 LICA 1 ACA 2 Figura 3 20 Comportamento cin tico do Acido Siringico nos carv es activados 83 z Acido Vanilico do E E 2 b gt o 1 c o c o oO 100 120 Tempo min CA 1M LICA 1 ACA 2 Figura 3 21 Comportamento cin tico do Acido Vanilico nos carv es activados Observando as Figuras 3 18 a 3 21
15. o melhorou a capacidade de adsor o e a velocidade de difus o no interior das part culas do adsorvente O cido protocatecuico e o cido sir ngico s apresentam interac o desfavor vel com os outros compostos no adsorvente CA 2 ou seja a competi o piorou a capacidade de adsor o e a velocidade de difus o no interior das part culas do adsorvente O cido van lico apresenta interac o favor vel na presen a dos outros compostos em todos os carv es activados estudados neste trabalho mas a interac o muito mais favor vel com o CA 2 do que com outros carv es activados 88 Tabela 3 8 Par metros dos modelos cin ticos da mistura de solu es dos compostos padr o nos respectivos carv es activados Mistura de Solu es dos compostos padr o CA 2 Modelos Par metros dos Cin ticos modelos qe mg g 65 86 66 21 78 75 85 66 21 40 24 63 41 81 93 52 86 30 87 73 93 80 96 55 AG AP AS AV AG AP AS AV AG AP AS AV Pseudo k min 0 031 0 035 0 035 0 058 0 148 1 110 0 638 0 421 0 051 0 061 0 080 0 121 12 Ordem SQE 177 90 236 57 153 39 153 75 208 33 67 69 39 05 67 89 366 47 326 61 198 65 171 10 Ge mg g 68 80 68 00 88 41 96 94 18 60 23 47 40 99 94 98 93 62 96 07 104 48 104 48 g mg min 0 001 0 001 0 001 0 001 0 037 100 613 0 284 0 014 0 001 0 001 0 001 0 002 SQE 19 42 24 46 13 92 9 89 30 67 15 37 8 70 5 07 62 60 40 87 11 15 3 74 Pseudo 22 Ordem Os dados expe
16. para se observar a redu o da absorv ncia at esta estabilizar 43 2 2 5 2 M todo do poder redutor f rrico FRAP O m todo FRAP simples e automatizado medindo a capacidade de redu o do ferro na amostra 52 Este m todo mede a capacidade de redu o do complexo f rrico tripiridiltriazina Fe Ill TPTZ em complexo ferroso tripiridiltriazina Fe Il TPTZ Figura 2 2 a pH baixo no caso do compostos fen licos Inicialmente o complexo f rrico apresenta uma cor azul claro e medida que o i o reduzido a cor azul vai ficando mais escura 52 ee EROS 28 f 4 Fet DO ss S Fer C A N S Fe TPTZ Fe IXTPTZ Figura 2 2 Redu o do Complexo f rrico TPTZ em complexo ferroso TPTZ Os resultados s o medidos no espectrofot metro Shimadzu UV 1800 a 593nm e quantificados em equivalentes de sulfato ferroso As vantagens s o barato os reagentes s o simples e f ceis de preparar os resultados s o facilmente reprodut veis e o processo simples e r pido A desvantagem deste m todo que a reac o n o espec fica ou seja qualquer semi reac o com um potencial redox menos positivo do que a semi reac o Fe Fe TPTZ ir levar a uma reduc o do complexo Fe TPTZ 52 Procedimento Experimental Pipetar 100 uL de amostra e mL da solu o de FRAP para saber como se preparou as solug es ver anexo C para um tubo de reacc o Merck
17. provavelmente os grupos de oxig nio s o grupos b sicos ex quinonas 3 5 CARACTERIZA O DA QU MICA DE SUPERF CIE A Tabela 3 5 apresenta os resultados da caracteriza o da qu mica da superf cie dos carv es activados o valor calculado por titula o m ssica para a determina o de pH Tabela 3 5 Caracterizac o da qu mica de Superf cie dos carv es activados n 3 M media das replicas e DP desvio padr o Carv o Activado ein CA 1 6 4 0 12 CA 2 11 0 0 05 CA 1M 7 5 0 07 Os carv es activados CA 2 e CA 1M utilizados nos testes deste trabalho apresentam caracter sticas b sicas uma vez que pHpz gt 7 e o CA 1 apresenta caracter sticas cidas uma vez que pH lt 7 75 3 6 ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER A an lise do espectro FTIR amp uma excelente ferramenta para determinar quais os grupos funcionais presentes numa amostra s lida A Figura 3 12 mostra o espectro de Absorv ncia FTIR dos tr s carv es activados usados nas experi ncias e representa a rela o entre a absorv ncia eixo y e o n mero de onda eixo x A regi o 1000 1350 cm caracter stica da liga o C N e a regi o 3000 3500 cm caracter stica da liga o N H aminas Observa se que o espectro do CA 1M apresenta maior absorv ncia na regi o caracter stica da liga o N H ou seja este resultado indica que a modifica o do carv o foi bem sucedida
18. s vezes para cada replica Subtrair a absorv ncia do branco de todas as leituras e criar uma recta de calibra o a partir das solu es padr o Usar esta curva para determinar a concentra o de cido g lico correspondente as amostras 114 6 2 ANEXO B Protocolo experimental da Determina o da actividade antioxidante total pelo M todo radical livre DPPH o Reagentes e Metanol P A e gua destilada Milli Q e DPPH 2 2 Diphenyl 1 picryl hidrazil PM 394 3 g mol o Prepara o das solu es e Solu o de DPPH 0 06 mM Material e Bal o volum trico de 100 mL e Vidro de rel gio Proveta de 100 mL Pipeta de 25 mL Procedimento 1 Dissolver 0 0024 g de DPPH em 20 mL de metanol Trabalhar ao escuro Perfazer o volume com metanol e homogeneizar BP Proteger todo bal o volum trico com papel de alum nio Nota Esta solu o est vel pelo menos durante uma semana se for conservada a 4 C o lt Procedimento Experimental 1 Elaborac o da Recta de calibrac o a Diluir a solu o de DPPH 0 06 mM inicial nas concentra es apresentadas na tabela abaixo em bal es volum tricos de 10 mL Volume de DPPH Volume de metanol DPPH final mL mL mM 0 10 0 1 7 8 3 0 01 3 3 6 7 0 02 5 5 0 03 6 7 3 3 0 04 8 3 1 7 0 05 10 0 0 06 115 b Pipetar 4 mL da solu o padr o para uma c lula Repetir este passo tr s vezes para a solu o padr o
19. verifica se que a adsor o mais r pida nos primeiros 15 min do processo isto deve se aos poros de transporte mesoporos e mais lenta pr xima ao equil brio Isto ocorre porque no in cio do processo h uma grande quantidade de s tios vazios para a adsor o na superf cie dos adsorventes Com o passar do tempo o n mero de s tios vazios diminui e come a a haver tamb m a presen a de for as repulsivas das mol culas dos compostos j adsorvidos o que dificulta o processo de adsor o nos restantes s tios vazios 60 O equil brio foi atingido ap s 90 min em todos os compostos estudados para cada carv o activado excepto no caso do cido g lico em CA 2 em que o equil brio n o foi atingido e o composto foi completamente adsorvido ao fim de 15 min Os dados de cin tica foram ajustados aos modelos cin ticos pseudo primeira ordem e pseudo segunda ordem Os par metros obtidos est o apresentados na Tabela 3 6 Neste estudo o modelo com melhor ajuste apresenta as somas de quadrado de erros SQE mais baixas isto o modelo cin tico pseudo segunda ordem Significa que h um bom ajuste dos pontos calculados pelo modelo pseudo segunda ordem em rela o aos pontos experimentais dos compostos estudados para cada carv o activado 84 Tabela 3 6 Par metros dos modelos cin ticos das solu es dos compostos padr o isoladas nos respectivos carv es activados Solu es dos compostos padr o Isoladas AP AS Mod
20. 05 9 59 153 47 41 31 30 92 Tabela 3 10 Par metros dos modelos isot rmicos da mistura de solu es dos compostos padr o nos respectivos carv es activados Mistura das Solu es dos compostos padr o CA 1 CA 2 CA 1M odelo Par metros dos modelo AG AP AS AV AG AP AS AV AG AP AS AV Qmax mg g 76 79 82 38 93 73 91 30 95 66 205 30 207 30 99 82 55 12 57 27 69 39 82 55 Langmuir 0 372 0 198 0 270 0 380 0 140 0 009 0 019 0 291 0 103 0 206 0 354 0 398 SQE 24 84 11 78 17 94 76 00 82 95 145 82 117 10 97 10 16 88 22 09 24 03 46 62 n 1120 779 554 557 5 30 1 44 1 381 463 10 71 763 672 5 87 Freundlich kr mg g L mg 51 01 44 73 45 15 46 66 39 29 4 09 6 25 44 07 31 90 30 94 38 29 43 59 SQE 8 53 1 25 6 39 29 10 20 61 154 00 159 37 33 29 3598 9 50 13 26 18 97 3 7 3 Adsor o Dessor o A adsor o foi quantificada tendo em conta a quantidade que ficou por adsorver na solu o ao fim de 1 hora e a quantidade inicial que se colocou nos frascos A dessor o foi quantificada tendo em conta a quantidade que se conseguiu dessorver do carv o com 4 mL de acetonitrilo durante 20 minutos no banho de ultrasons COMPOSTOS PADR O o Solu es dos compostos padr o Isoladas A Tabela 3 11 apresenta os resultad
21. 2 3 2 Cromatografia em fase gasosa associada espectrometria de massa GC MS donus ELI nuc M E IUE LOMA M ELE AS AA Ace PO RR ROS 46 2 4 PREPARA O DO CARV O ACTIVADO NORIT MODIFICADO COM 48 2 5 ADSORVENTE E A SUA CARACTERIZA O 49 2 5 1 Caracteriza o Textural por adsor o de a 77 49 2 5 2 An lise Elementare een is 49 2 5 3 Caracteriza o da qu mica de superf cie pHpzo sess 50 2 5 4 Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier FTIR 50 2 6 ADSORVATOS eis a nie ii A ER eee oie envi 51 2 7 ESTUDOS DERBSERF AO EEE I Mn 52 2 7 1 Cin tica de Adsor o 240ursnsunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 52 2 7 2 Isot rmica de adsor o sse enne nre enn 53 2 7 3 Adsor o Dessor o 53 2 8 AJUSTES DOS DADOS EXPERIMENTAIS 55 3 RESULTADOS E DISCUSS O aka ets o o o ai 57 3 1 CARACTERIZA O F SICO QU MICA E ACTIVIDADE ANTIOXIDANTE 59 3 1 1 Recta de A TO 59 3 1 1 1 CODE EE 59 3 1 1 2 M todo de Colorimetria de 61 3 1 1 3 Determina o da actividade antioxidantes
22. 3 Dados das caracteriza es texturais dos carv es activados 16 rea de Superf cie Volume dos Poros Di metro dos poros m g cm g nm Carv o Activado Seet Smic Viotal Vinic 1 900 616 0 57 0 32 3 61 2 55 2 1301 686 0 90 0 38 3 51 2 76 Sper e Smic SAO a rea superficial BET e a rea de superf cie microporosa estes valores foram obtidos no m todo t plot P Viota Vmic s o OS volumes totais e de microporos obtidos pelo m todo t plot DguH Due s o a BJH dessor o do di metro m dio dos poros e a m dia do di metro dos poros Com base na classifica o IUPAC para os di metros m dios dos poros dos carv es activados podemos concluir que para o carv o CA 2 os s lidos s o maioritariamente mesoporosos porque apresentam di metro superior a 2 nm e o volume dos microporos representa 43 do volume total No caso do carv o CA 1 os poros s o maioritariamente microporosos porque o volume dos microporos representa 56 do volume total apesar do di metro ser superior a 2 nm Na Figura 3 10 e 3 11 podemos observar os gr ficos da adsor o dessor o para o CA 1 e CA 2 respectivamente Observa se que os carv es activados apresentam uma isot rmica caracter stica de caracter microporoso mas apresentando tamb m mesoporosidade A histerese observada do tipo H4 t pica de poros estreitos em forma de fenda 72 Volume Adsorbed
23. 8e 1 mM 0 8000 0 7000 0 6000 y 0 786x 0 062 R 0 998 593 nm 0 5000 0 4000 ancia A 0 3000 Absorv 0 2000 0 1000 0 0000 0 4 0 6 0 8 Sulfato Ferroso mM Figura 3 4 Recta de calibra o em Sulfato ferroso para o M todo FRAP n 3 a 5 Determina se a actividade antioxidante em equivalentes de sulfato ferroso ESF mM atrav s da equa o da recta de calibra o ver Figura 3 4 para amostra estudada calculado a partir da seguinte equa o 0 786x 0 062 Equac o 3 4 Em que o x Concentra o de sulfato ferroso mM o Absorv ncia lida no comprimento de onda 593 nm 63 3 1 2 Resultados Experimentais Na tabela 3 1 est o apresentados os valores obtidos no presente estudo e os descritos na literatura para os par metros de caracterizac o da gua de cozedura de cortica da empresa Fabricor S A Tabela 3 1 Caracteriza o da gua de cozedura 1 lt n lt 3 M media das replicas e DP desvio padr o Par metros Valores obtidos Valores da M DP Literatura mg OL 3656 194 2285 2604 COT mg C L 1430 4 7 671 1057 pH 5 5 FT mg EAG L 779 31 499 614 ECso mL de amostra umol DPPH 0 08 ECso mL de amostra 0 02 gt ARP 13 E FRAP mmol ESF L 15 0 7 A partir das seguintes refer ncias 56 57 Como se pode observar pela Tabela 3 1 os valores de CQO e COT s o superiores aos resultados descritos na liter
24. at sua satura o escurecimento da gua sendo necess rio ent o troc la Esta gua cont m uma carga elevada de poluentes 2 4 6 tricloroanisol compostos org nicos vol teis taninos e fen is que resulta da extrac o aquosa a quente das subst ncias sol veis em gua 10 Na Fabricor o processo de cozedura das pranchas efectuado em dois tanques fechados ver Figura 1 6 a aproximadamente 96 C durante cerca de 1 hora S o realizados 12 ciclos de cozedura alternados pelos dois tanques A cada dia de produ o s o processadas 22 Mg de prancha de corti a sendo que a mesma gua utilizada durante 3 dias O consumo de gua aproximadamente de 104 m por cada 3 dias de produ o 640 kg cortica m gua Para minimizar a carga org nica e res duos s lidos da gua de cozedura esta submetida a um processo de filtrac o ao fim de cada ciclo Figura 1 6 Tanques de cozedura de corti a da empresa Fabricor 10 A empresa introduziu este novo sistema de cozedura com materiais de constru o tratamento e recircula o de guas n o aproveit veis e automaticamente rejeitadas Este novo sistema tem como objectivo a elimina o de TCA 2 4 6 tricloroanisole contamina o vinho atribuindo lhe um saber desagrad vel compostos org nicos vol teis taninos e fen is para minimizar o impacto destes res duos no ambiente 10 As guas de cozedura de corti a apresentam um aspecto castanho escuro quanto
25. c Ler no espectrofot metro a 515 nm contra branco metanol Nota Este procedimento deve ser elaborado num ambiente escuro 2 Determina o da actividade antioxidante total a Testar no in cio de cada dia de trabalho a solu o de DPPH b Preparar as dilui es necess rias das amostras em estudo c Pipetar 0 1 mL de cada dilui o da amostra e 3 9 mL do radical DPPH 0 06 mM para uma c lula Repetir este passo tr s vezes d Homogeneizar os tubos no vortex e Lerno espectrofot metro a 515 nm contra branco f As leituras devem ser monitoradas a cada minuto onde observa se a redu o da absorv ncia at sua estabiliza o Determinar a absorv ncia da solu o de DPPH para uma concentra o de 0 06 mM deve de dar um valor pr ximo ao obtido na recta de calibra o 116 6 3 ANEXO C Protocolo experimental de Determina o do poder antioxidante pelo M todo FRAP Ferric Reducing Ability of Plasma Reagentes e Acetato de s dio tri hidratado PM 136 08 e cido ac tico glacial P A e cido clor drico 37 PM 36 45 d 1 18 e gua destilada Milli Q e Cloreto f rrico hexa hidratado PM 270 3 e Sulfato ferroso hepta hidratado PM 278 02 e TPTZ 2 4 6 Tris 2 piridil s triazina PM 312 34 Prepara o das solu es e acetato 0 3 M pH 3 6 Material o Bal o volum trico de 500 mL o de rel gio o Pipeta graduada de 10 mL o Prov
26. chromatographic method was developed for High Performance Liquid Chromatography Diode Array Detector HPLC DAD The presence of the four majority compounds studied in the cork boiling wastewater was confirmed by Gas Chromatography Mass Spectrometry GC MS In the process of extraction in solid phase it was used two types of activated carbon Norit GAC commercial and a carbon obtained from olive pits These carbons were characterized by nitrogen adsorption at 77K in order to obtain the textural parameters specific area pore volume and pore size distribution To improve the extraction process the surface of activated carbon Norit GAC it was modified with ethylenediamine EDA It was used FTIR techniques and elemental analysis in order to confirm the presence of ethylenediamine in the surface of the activated carbon It was concluded that the best activated carbon for solid phase extraction and recovery of natural antioxidants present in the cork boiling wastewater was activated carbon Norit GAC modified with EDA Keywords Cork Boiling Water Antioxidants SPE Activated Carbon XI Conte do RESUMO 1 00 EE IX ABSTRACT enu ne uen XI Indice AGUAS ETE ET TR TD XVII Indicados Tabelas usse nee A XXI ndice de S mbolos ADISVIAIIUFAS ss san it uti tut nal so ana XXII do UII EN GC a tte Neat 1 1 1 OBJECTIVOS reinan tet Een A 3 Objectivo geral TERM AUT 3 Objectivo esp c fICOS ndn a
27. da amostra pode ser afectado pelo per odo de digest o a for a de reagente e concentra o da amostra 47 2 2 2 Carbono Org nico Total COT Este m todo tem como base a convers o do carbono nas mol culas org nicas e inorg nicas em di xido de carbono CO este pode ser quantificado atrav s de um detector de infravermelhos n o dispers vel NDIR Non Dispersive Infrared O valor do determinado pela diferen a entre o Carbono Total CT e o Carbono Inorg nico Cl O CT determinado pela oxida o de todo o carbono presente na amostra e o Cl determinado pela convers o do carbono inorg nico da amostra em CO Na determina o do Cl deve se acidificar as amostras at a pH 2 para elimina o de poss veis interfer ncias 47 49 A determina o do carbono org nico total neste trabalho feita no equipamento IL 550 TOC TN no m dulo de l quidos com um volume de injec o de amostra de 250 uL Os testes foram realizados em triplicado 40 2 2 3 Medi o do pH Para a determina o do pH das amostras utiliza se um medidor de pH Radiometer equipado com um el ctrodo de pH ligado a um medidor digital 2 2 4 Determina o de Compostos Fen licos Totais FT Para quantificar os compostos fen licos totais FT presentes na amostra utiliza se o m todo de Colorimetria de Folin Ciocalteau Este m todo consiste na redu o qu mica do reagente numa mistura de xidos de tungst nio e
28. de sabores e forma o de compostos qu micos indesej veis que podem ser prejudiciais sa de 30 Os compostos fen licos s o largamente utilizados na ind stria e g ind stria alimentar ind stria cosm tica entre outros como antioxidantes Na Tabela seguinte est o representados os compostos fen licos mais utilizados 37 Os compostos benz icos s o os mais abundantes na gua de cozedura de corti a 11 Tabela 1 4 Compostos fen licos mais utilizados cidos Cin micos cidos Benz icos cido caf ico cido g lico p cum tico cido van lico cido fer lico cido protocatecuico cido sin pico cido Sir ngico 33 Uma das vantagens da extrac o dos compostos estudados neste trabalho o pre o de venda destes no mercado como podemos conferir pela Tabela 1 5 O pre o destes compostos pode variar entre 30 e 40 kg dependendo do vendedor o antioxidante natural mais caro cido g lico e o cido sir ngico o mais barato Tabela 1 5 Pre rio dos compostos fen licos analisados 43 Compostos Fen licos Pre o kg cido G lico 99 pureza 37 45 cido Protocatecuico 35 33 cido Sir ngico 30 02 cido Van lico 33 98 Existe uma grande procura destes compostos pelas ind strias j mencionadas a cima para estudos cient ficos entre outras aplica es 34 1 7 ESTADO DA ARTE Actualmente tem se desenvolvido muitos e
29. lico e espectro de massa 2 corresponde ao cido protocatecuico 1 2 e espectro de massa 3 corresponde ao cido sir ngico 4 68 Sa 14568 13222 2231 i Abundance 8000000 7500000 7000000 6500000 6000000 5500000 5000000 4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 o 73 1 43 1 105 1 La el de T T Scan 1806 13 613 min MISTURASP D data ms 137 0 193 0 223 1 1252 281 1 1 311 1 370 2 443 1 m z gt Abundance 1000000 45 1 Scan 1871 13 992 min MISTURASP Didata ms 141 1 223 0 195 0 253 1 257 1 340 1 T 80 160 120 140 160 180 200 220 240 260 280 320 340 380 400 420 440 2 327 1 EET soon nyvz 60 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 320 340 360 380 400 420 3 69 San 1918 14 266 ir MSTLHEPDcHarrs 2811 731 1500000 1000000 TRO 1330 ps le ud L 5081 40 o TANT n n Se D 100 150 20 300 e 4 a1 Ad Figura 3 7 Espectro de massa dos picos com maior concentrac o na soluc o da mistura dos padr es 1 AV 2 AP 3 AS e 4 AG Com a identificag o dos principais fragme
30. mais escura for a gua maior a sua carga org nica Estas guas apresentam elevadas concentra es de compostos fen licos Segundo Minhalma 2001 11 os compostos fen licos mais abundantes na gua de cozedura de corti a s o v cido g lico HO OH HO OH Figura 1 7 Estrutura qu mica do cido g lico 10 v cido protocatecuico HO HO Figura 1 8 Estrutura qu mica do cido protocatecuico v cido vanilico OH J HO Figura 1 9 Estrutura quimica do acido vanilico v cido sir ngico HO O er Figura 1 10 Estrutura quimica do cido siringico 11 v cido fer lico gt N OH HO Figura 1 11 Estrutura qu mica do cido fer lico v Acido el gico HO OH HO O Figura 1 12 Estrutura qu mica do cido el gico 12 1 4 ADSORC O A adsor o um processo de transfer ncia de massa de uma fase liquida gas vapor para uma fase s lida adsorvente na qual se investiga a habilidade de certos s lidos em adsorver na sua superf cie determinadas subst ncias existentes em solu es l quidas ou gasosas que permite separar componentes importantes dos demais componentes das solu es Figura 1 13 12 No sistema de adsor o s o chamados adsortivos os solutos que ainda n o est o adsorvidos e s o designados adsorvatos os solutos que est o adsorvidos no interior dos poros Fluido Adsorvi dc 9 Figura 1 13 Processo de ad
31. molibdenum Os produtos obtidos na redu o de xidos met licos t m uma cor azul que exibe uma luz de absor o larga com um comprimento de onde m ximo de 765 nm A quantidade de compostos fen licos presentes na amostra expressa em equivalentes de cido g lico A intensidade da luz de absor o do comprimento de onda proporcional concentra o de fen is 50 51 A evolu o da cor lenta mas pode ser acelerada pelo aquecimento da amostra Se o aquecimento for excessivo a perda de cor bastante r pida e a medi o calorim trica torna se dif cil de reproduzir por isso n o se aplica este passo no procedimento experimental 48 Como o m todo depende da reac o cin tica e n o da convers o estequiom trica n o muito preciso podendo ocorrer varia es de 5 nas repeti es porque estas dependem do controle da temperatura da precis o do tempo de adi o dos reagentes e medi es dos espectros 50 Pode ocorrer uma resposta positiva falsa caso a amostra contenha outras subst ncias org nicas prote nas bases de cidos nucleicos frutose aminas entre outros e inorg nicas ferro Il mangan s Il o nitrito o cianeto sulfito sulfureto entre outros que s o tamb m capazes de reduzir o reagente de Folin Ciocalteau 47 Procedimento Experimental Colocar 1ml da amostra 70 mL de agua Milli Q e 5 ml de reagente Folin Ciocalteau em um bal o volum trico de 100ml Homogeneizar a solu
32. nicos por adi o de uma solu o de dicromato de pot ssio solu o de digest o em ebuli o ou seja a oxida o dos compostos org nicos resulta na redu o de Cr para Cr ferroina 3Fe Cr 3Fe Equac o 2 1 Usa se um catalisador por exemplo sulfato de prata porque os compostos alif ticos de cadeia linear s o oxidados de forma mais eficiente e provoca a precipita o dos i es halogenetos eliminando assim o erro associado aos compostos inorg nicos 39 Em primeiro lugar adiciona se a um tubo de reacc o Merck 3 5 mL de uma soluc o H2SO4 Ag2SO4 e em seguida 1 5 mL da solu o de digest o 0 04 mol L e por fim 2 5 mL de amostra Depois de homogeneizar as solu es no vortex VWR Mini Vortexer tapam se os tubos e colocam se no reactor t rmico Thermoreactor TR 300 pr aquecido a 148 C durante 3 horas Ap s a digest o o dicromato de pot ssio reduzido quantificado por titula o com sulfato de am nio ferroso FAS 0 12N na presen a de ferro na 48 O c lculo da car ncia qu mica de oxig nio efectuado com base na seguinte equa o A B M 8000 CQO Equac o 2 2 Vamos tra Onde CQO car ncia qu mica de oxig nio mg O L o A volume de FAS usado na amostra branco mL o B volume de FAS usado na amostra mL o M massa molecular do FAS o 8000 miliequivalentes em peso de 05 1000 mL L O processo de oxida o
33. o e deixar a incubar durante 5 min temperatura ambiente De seguida adicionar 15 ml de solu o de carbonato de s dio para saber como se preparou as solu es ver anexo A e perfazer o volume com gua Milli Q homogeneizar e deixar a incubar durante 2 horas temperatura ambiente 41 Transferir 1 5 ml para uma c lula de vidro e medir a absorv ncia a 765nm no espectrofot metro Shimadzu UV 1800 contra o branco substitui o do volume de amostra por agua Milli Q 2 2 5 Determina o da Actividade Antioxidante A actividade antioxidante determinada utilizando dois m todos capta o do radical livre DPPH e poder redutor f rrico FRAP 2 2 5 1 M todo da Capta o do radical livre DPPH O m todo colorim trico do radical livre DPPH 2 2 difenil 1 picril hidrazilo consiste na redu o do radical DPPH sua forma est vel por ac o de um composto antioxidante ou seja o antioxidante doa um tomo de hidrog nio ao radical tornando o est vel ver Figura 2 1 30 O UM HN R RH 3 ON NO NO NO Figura 2 1 Reac o de redu o do radical livre DPPH RH antioxidante A velocidade de redu o da reac o qu mica com a adi o de DPPH indica a actividade antioxidante do composto em an lise O radical DPPH apresenta uma colora o violeta escuro por m quando neutralizado passa a ter uma colora o amarela Esta propriedade permite a monitoriza o visual da reac o
34. objectivo de identificar os principais grupos de liga es qu micas presentes na superf cie dos carv es activados estudados Os espectros foram elaborados na regi o do infravermelho 400 4000 cm operando em modo autom tico e o n mero de scans por espectro foram 24 A rela o para a prepara o de cada pastilha de KBr foi de 0 5 mg CA por 200 mg de KBr utilizando FTIR system Spectrum BX Perkin Elmer DQ FCT UNL Caparica Portugal 50 2 6 ADSORVATOS Nos testes de adsor o utilizou se os seguintes compostos padr o como adsorvatos cido G lico Sigma Chemical Company cido Sir ngico Sigma Chemical Company cido Van lico Fluka Analytical e cido Protocatecuico Aldrich Chemistry A Tabela 2 1 apresenta as principais propriedades qu micas dos compostos fen licos estudados Tabela 2 1 Propriedades qu micas dos compostos fen licos estudados Formula Nome Nome nes Solubilidade pK PM Molecular CAS n mero IUPAC B si PRa g mol nm sico cido G lico cido 3 4 5 e 110 g L em CrH6O 149 91 7 trihidroxibenzo co cido gua a 20 C en THES an cido T Acido 3 4 x 29 4 g L em 260 C H504 protocatecuico aro Ber ofen cido gua 25 C 4 5 154 12 295 99 50 3 cido Van lico cido 4 hidroxi 3 10 g L em 261 Curse 121 34 5 metoxibenzo co PES gua a 20 C ae e cido cido 4 hidroxi 5 78 a L em CoH1005 Sir ngico 3 5 B s
35. s da doa o de tomos de hidrog nio Auto oxida o um processo lento e radical que acontece por meio de uma reac o em cadeia incluindo as etapas de indu o propaga o e termina o Durante o per odo de indu o h forma o de radicais 30 Os produtos intermedi rios formados pela actividade dos antioxidantes s o relativamente est veis devido resson ncia do anel arom tico dos compostos fen licos 31 Os compostos fen licos e alguns de seus derivados funcionam como sequestradores de radicais sendo portanto eficazes para prevenir a oxida o dos alimentos No entanto poucos s o os permitidos para o uso em alimentos devido principalmente sua toxicidade 33 1 5 1 Compostos Fen licos Segundo Deg spari amp Waszczynskyj 2004 33 compostos fen licos pertencem a uma classe de compostos que abrange uma grande diversidade de estruturas simples e complexas S o subst ncias que determinam o sabor a colora o e a ac o do produto como alimento funcional notadamente como antioxidantes Estes compostos s o encontrados na natureza em diversas plantas dispon veis como frutas vegetais em geral e condimentos As plantas cont m numerosos antioxidantes al m dos compostos fen licos como por exemplo compostos azotados caroten ides cido asc rbico e cido protocatecuico entre outros Muitos destes antioxidantes apresentam elevada capacidade antioxidante e est o associados
36. t m tamanhos da ordem dos microporos logo s o facilmente adsorvidos por carv es microporosos No processo de dessor o o carv o CA 1M carv o activado Norit Gac modificado com etilenodiamina por este apresentar maior percentagem de dessor o dos compostos fen licos estudados do que os restantes carv es activados porque as for as de Van der Waals s o menos fortes neste carv o devido modifica o da superf cie do carv o Como n o se podem usar dois carv es activados um para cada processo tem que se seleccionar o melhor carv o tendo em conta o processo de dessor o porque o processo de adsor o pode ser melhorado aumentando a quantidade de carv o activado utilizado enquanto para o processo de dessor o n o h uma maneira eficiente de melhor lo O melhor carv o activado dos estudados o CA 1M para a adsor o e dessor o de compostos fen licos o Mistura de Solu es dos compostos padr o equimolares A Tabela 3 13 apresenta os resultados obtidos para os testes de adsor o e dessor o da mistura de solu es dos compostos padr o O melhor e o pior composto para ser adsorvido pelos tr s carv es activados o cido van lico e o cido protocatecuico respectivamente No processo de dessor o o melhor e o pior composto dessorvido pelos carv es activados estudados o cido van lico e o cido g lico Tabela 3 13 Quantifica o de adsor o e dessor o da mistura de so
37. 0 0 1000 0 0000 200 300 400 500 600 700 800 nm COOL q Absorv ncia lt Figura 6 3 Espectro do cido Siringico e cido Van lico Na Figura 6 2 pode se observar que os picos de identifica o do cido Van lico t m os seguintes comprimentos de onde 251 5 e 285 nm Espectro do cido Van lico 1 2000 1 0000 0 8000 0 6000 0 4000 ancla mr A Absorv Figura 6 4 Espectro do cido Van lico 122 6 5 Anexo E Cromatogramas e espectros analisados neste estudo Abundance TIC MISTURASP D data ms 4e 07 3 5e 07 N Se 07 2 5e 07 2e 07 1 5e 07 1e 07 5000000 JUa J L A JA c na 12 L 2 een E 14 T pex T T O 14 40 14 60 14 80 T T T m T T T T T T T TA T T T T T T T 13 20 13 40 13 60 13 80 14 00 Time gt Figura 6 5 Cromatograma da mistura de solu es dos compostos padr o para os quatro compostos A b undan TIO C amp Ft EE B S FA DOD ga a ta cms E Ne 1 2 3 12 1 1 16 1 N EIN 8 A IN 4 2 1 4 41 6 O T im gt Figura 6 6 Cromatograma da amostra de gua de cozedura de corti a para a gama dos Compostos fen licos 123 Sn TAB fa3xiniin GAAKESIFADcHans 2570 2230 180 AA LAI du la
38. 0 537x 33771 640 R 0 999 4000000 2000000 lt gt E o 2 a S 5 0 40 60 80 Concentrac o M ssica mg L Figura 3 13 Recta de calibra o do cido G lico n 3 a 5 78 Na Figura 3 14 encontra se representado graficamente a recta de calibrac o do cido protocatecuico 12000000 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 lt 5 E o 2 a S 5 G x 0 Recta de calibrac o do Acido Protocatecuico y 99850 191x 30941 152 R 1 000 40 60 80 Concentrac o M ssica mg L Figura 3 14 Recta de calibra o do cido Protocatecuico n 3 a 5 Na Figura 3 15 encontra se representado graficamente a recta de calibra o do cido sir ngico 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 0 lt gt E o a o S 5 G Recta de calibrac o do Acido Siringico y 84143 322x 60985 414 R 1 000 40 60 80 Concentrac o M ssica mg L Figura 3 15 Recta de calibra o do cido Sir ngico n 3 a 5 79 Na Figura 3 16 encontra se representado graficamente a recta de calibra o do cido van lico Recta de calibra o do Acido Vanilico _ 9000000 lt 8000000 E 7000000 8 6000000 5000000 y 81011 863x 96843 349 4000000 R 1 000 5 3000000 2000000 1000000 40 60 80 Concentrac o M ssica mg L Figura 3 16 Recta de calibra o
39. 00 mg L para um bal o de 50 mL Volume de Acido G lico Volume de Agua Concentra o de Acido G lico mL mL mg L 0 5 49 5 50 1 49 100 2 5 47 5 250 3 5 46 5 350 5 45 500 Nota Armazenar at 2 semanas a 4 113 e Solu o de carbonato de s dio 200 g L Material o Bal o volum trico de 500 mL o de rel gio Procedimento o Dissolver 100 g carbonato de s dio anidro em 400 mL de gua e levar ebuli o o Depois de arrefecer adicionar alguns cristais de carbonato de s dio e deixar repousar durante 24 horas temperatura ambiente o Filtrar e perfazer os 500 mL com gua destilada Nota Armazenar indefinidamente temperatura ambiente 2 Procedimento Experimental Vi vii Colocar 1ml da amostra ou solu o padr o de calibra o de cido g lico ou branco gua destilada ou desionizada em um bal o volum trico de 100ml Repetir este passo tr s vezes para a amostra e a solu o padr o Adicionar aproximadamente 70ml de gua seguido de 5 ml de reagente FC Agitar para misturar e incubar durante 5 min temperatura ambiente A incuba o n o deve de passar 8 min Adicionar 15 ml de solu o de carbonato de s dio Adicionar gua aos 100 ml da linha misturar e incubar durante 2 horas temperatura ambiente Transferir 1 5 ml para 1 cm 2 ml de pl stico ou c lula de vidro e medir a sua absorv ncia a 765nm no espectrofot metro Repetir este passo tr
40. AG Nos restantes casos o modelo que melhor se ajusta aos dados experimentais o modelo de Freundlich Tamb m importante verificar qual dos compostos tem maior afinidade para com os carv es activados tendo em conta os modelos com melhor ajuste Quanto maior for o valor das constantes de Langmuir e Freundlich maior a afinidade do composto com o carv o 60 Pode se concluir comparando as constantes que o AV o composto com maior afinidade para os tr s carv es activados estudados e para a mistura de solu es os compostos apresentam maior afinidade para o CA 1 90 Tabela 3 9 Par metros dos modelos isot rmicos das solu es dos compostos padr o isoladas nos respectivos carv es activados Solu es dos compostos padr o Isoladas AG AP AS AV 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 CA 1M max mg g 116 28 170 70 88 11 85 12 73 11 69 75 107 16 63 48 81 62 76 60 54 54 71 74 Langmuir k L mg 0 070 0 051 0 030 0 059 0 067 0 061 0 088 0 089 0 131 0 395 0 212 0 163 SQE 13 08 87 67 28 98 25 89 7271 55 69 26 78 10 14 6 29 141 22 37 09 40 46 n 3 22 2 01 364 291 3 15 3 00 3 80 3 78 511 20 03 8 04 5 61 Freundlich kr mg g L mg 27 00 1940 1847 16 68 16 35 14 35 31 41 1853 33 13 59 42 30 68 32 20 SQE 12 48 93 45 21 91 2850 70 93 58 45 34 37 9
41. C durante 35 minutos e Ler no espectrofot metro a 593 nm contra solu o branco preparada da mesma maneira em vez de ter solu o padr o usar gua NOTA importante confirmar o tempo de incuba o para os dois procedimentos Para isso necess rio fazer leituras de absorv ncia a cada minuto ao mesmo tempo que se vai incubando at se atingir um patamar mais ou menos est vel ou seja com uma varia o constante 120 6 4 Anexo D Espectros dos Compostos estudados Para a identifica o dos compostos por cromatografia foi necess rio determinar o espectro de cada composto por espectrofotometria UV Vis vel e cido G lico Observando a Figura 6 1 pode se determinar que o comprimento de onde de identifica o do AG 259 5 nm S Espectro do cido G lico 1 0000 0 8000 45 0 6000 gt 0 4000 0 2000 o a lt 0 0000 Figura 6 1 Espectro do cido G lico e cido Protocatecuico Observando a Figura 6 2 pode se determinar que o cido protocatecuico apresenta dois picos de identifica o com os seguintes comprimentos de onde 251 e 288 nm Espectro do cido Protocatecuico Figura 6 2 Espectro do cido Protocatecuico 121 e cido Siringico Na Figura 6 3 pode se observar que o comprimento de onde de identifica o do AS 261 5 nm Espectro do cido Sir ngico 0 9000 0 8000 0 7000 o 0 6000 3 0 5000 0 4000 0 3000 0 200
42. Carv o activado Norit Gac Comercial CA 1 o Carv o activado Norit Gac modificado com Etilenodiamina CA 1M o Carv o activado Paco obtido a partir de caro o de azeitonas CA 2 2 5 1 Caracteriza o Textural por adsor o de N a 77K A determina o da rea especifica de B E T Brunauer Emmett Teller volume dos poros e a distribui o do tamanho de poros pelo gr fico de BJH Barret Joyner e Halenda dos adsorventes utilizados nas experiencias foram analisados no Laborat rio de An lises L211 REQUIMTE Rede de Qu mica e Tecnologia da Faculdade de Ci ncias e Tecnologia 2 5 2 An lise Elementar A determina o percentual de carbono azoto hidrog nio e enxofre dos adsorventes utilizados nas experiencias foram efectuados no Laborat rio de An lises L211 REQUIMTE Rede de Qu mica e Tecnologia da Faculdade de Ci ncias e Tecnologia 49 2 5 3 Caracteriza o da qu mica de superf cie pHpzc A determina o do ponto de carga zero pHpz foi realizada por titula o m ssica dos diferentes tipos de carv es activados Procedimento Experimental Colocar 1 g de carv o activado num frasco fechado com 10 ml de gua desionizada a agitar durante 24h num agitador orbital a 115 rpm temperatura ambiente Este teste desse ser feito em triplicado para cada carv o activado 2 5 4 Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier FTIR As an lises de infravermelho foram realizadas com o
43. Espectro do AG da amostra de gua de cozedura 400 450 125
44. KS ERSIDA De C ssia Cristina da Vera Cruz Junqueira Licenciatura em Engenharia Qu mica e Bioqu mica m ex und SINWo o Somsa Non St Valoriza o das guas corticeiras extrac o de antioxidantes Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Qu mica e Bioqu mica Orientador Jo o Paulo da Costa de Noronha Prof Auxiliar FCT UNL Co orientador Mestre Rita Louren o Paiva de Melo IST ITN J ri Presidente Professora Doutora Maria Madalena Alves Campos de Sousa Dion sio Andrade Arguente Professora Doutora Ana Lu sa Almada da Cruz Fernando Vogal Professor Doutor Jo o Paulo da Costa de Noronha Mestre Rita Louren o Paiva de Melo Professora Doutora Isabel Maria de Figueiredo Ligeiro da Fonseca FACULDADE DE CIENCIAS E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA Dezembro 2012 C ssia Cristina da Vera Cruz Junqueira Licenciatura em Engenharia Qu mica e Bioqu mica Valoriza o das guas corticeiras extrac o de antioxidantes Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Qu mica e Bioqu mica Orientador Jo o Paulo da Costa de Noronha Prof Auxiliar FCT UNL Co orientador Mestre Rita Louren o Paiva de Melo IST ITN J ri Presidente Professora Doutora Maria Madalena Alves Campos de Sousa Dion sio Andrade Arguente Professora Doutora Ana Lu sa Almada da Cruz Fernando Vogal Professor Jo o Paulo da Costa de Noronha Mestre Rita Lo
45. LC A amostra encontra se concentrada 4 vezes 500000 450000 lt 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 gt Intensidade m al 10 15 20 Tempo min 2 Figura 3 25 Cromatograma da amostra de gua de cozedura de cortica concentrada 280 94 N o se conseguiu quantificar a concentra o adsorvida dos compostos presentes na amostra por este valor ser inferior a gama de concentra es usada para construir a recta de calibra o e por isso admite se que os compostos foram completamente adsorvidos As Tabela 3 15 e a Tabela 3 16 apresentam a concentra o m ssica dos compostos dessorvidos e a percentagem de dessor o da amostra de gua de cozedura respectivamente Tabela 3 15 Concentra o de AG e AP dessorvido da amostra de gua de cozedura n 3 M m dia das replicas e DP desvio padr o Concentra o m ssica mg L M DP CA AG CA 1 4 56 0 35 CA 2 4 40 1 25 CA 1M 11 59 0 59 Tabela 3 16 Percentagem de dessor o da amostra de gua de cozedura Dessor o CA AG CA 1 20 7 CA 2 19 9 CA 1M 52 6 AP 1 04 0 31 2 84 0 46 5 32 0 45 AP 4 9 13 3 24 9 O carv o com melhores resultados o processo de dessor o dos compostos estudados na amostra o CA 1M pelas mesmas raz es apresentadas anteriormente 95 4 CONCLUS ES E TRABALHO FUTURO 4 1 CONCLUS ES O objectivo deste estudo
46. RP do cido g lico 30 de 12 5 e sendo este compostos conhecido pelo seu elevado poder antioxidante ent o o valor de 13 obtido apontar igualmente para uma actividade antioxidante elevada Verifica se ser necess rio 0 0774 mL de gua de cozedura para se conseguir inibir metade de 1 de DPPH Quanto mais baixo for o valor de ECso maior o seu poder antioxidante De acordo com os recentes relat rios a correla o positiva entre compostos fen licos totais e a actividade antioxidante determinado pelo m todo FRAP ou seja o valor da actividade antioxidante obtido para o m todo FRAP aumenta proporcionalmente em rela o ao conte do de compostos fen licos totais 58 65 3 2 IDENTIFICA O E QUANTIFICA O DOS COMPOSTOS FEN LICOS PRESENTES NA AMOSTRA Primeiro identificou se os compostos por HPLC mas como n o se conseguiu identificar todos os compostos para se ter a certeza de que os compostos estudados est o presentes na amostra confirmou se os resultados por GC MS 3 2 1 HPLC Analisando o cromatograma da amostra Figura 3 5 concentrada 4 vezes para conseguir se obter valores dentro da gama da recta de calibra o da mistura ver p gina 79 detectou se os picos que podem ser dos compostos cido g lico AG e cido protocatecuico AP A confirma o dos compostos feita pelo tempo de reten o e o especiro ver Anexo D do analito padr o nas mesmas condi es O tempo de reten o
47. a se a adsor o multicamada e Tipo Ill convexa em rela o ao eixo da press o relativa e n o comum Trata se de uma isoterma n o favor vel e Tipo IV tem a parte inicial semelhante do tipo Il e um patamar de adsor o a press es relativas elevadas Podem apresentar um ciclo de histerese Figura 1 15 que fen meno no qual as curvas de adsor o e dessor o n o coincidem Este fen meno est associado condensa o capilar nos mesoporos em que h a forma o de um menisco c ncavo e Tipo V incomum e est relacionada isoterma Tipo lll pois este caso s acorre quando as interac es entre adsorvato e adsorvente s o fracas O ciclo de histerese um fen meno que est associado com diferentes press es de satura o durante a condensa o do vapor e durante a evapora o do l quido no interior dos poros 13 Quantidade adsorvida Press o relativa p p Figura 1 15 Tipos de Histereses 13 17 o Histerese do tipo H1 associado a materiais porosos em que o de forma cil ndrica aberta nas duas extremidades o Histerese do tipo H2 associado ao mecanismo de condensa o e evapora o o poro neste caso tem forma de garrafa e somente o processo de dessor o vertical o Histerese do tipo H3 caracteriza se pelo processo de adsor o e dessorc o da P isot rmica assimpt ticos relativamente a vertical 1 Neste
48. a separa o das vari veis e integrando nas condi es fronteira t 0 q 0 t t qi qi na equa o 2 fica se com 4 TT Equac o 1 3 Mai de A linearizac o da equa o da cin tica de segunda ordem dada por t 1 T T t Equac o 1 4 qt k2d2 qe ace 21 1 4 4 2 Isot rmicas de adsor o de equil brio Para o desenvolvimento de um sistema de adsorc o de equilibrio ou seja para a remoc o de um determinado adsorvato a temperatura constante amp importante descrever os dados de equil brio atrav s de modelos matem ticos 5 As isot rmicas de adsor o s o realizadas para determinar a capacidade de adsor o do adsorvato pelo adsorvente o que permite escolher qual o adsorvente mais adequado para a amostra de gua de cozedura de corti a 13 A quantidade adsorvida habitualmente aumenta com o aumento da concentra o de soluto na solu o 13 Os modelos aplicados neste trabalho foram o de Langmuir e de Freundlich os quais s o aplicados para sistemas de adsor o com apenas um componente 1 4 4 2 1 Modelo de Langmuir A isot rmica de Langmuir o modelo mais utilizado para sistemas l quido s lido foi desenvolvida assumindo 22 Energias de adsor o s o uniformes ao longo da superf cie homog nea do adsorvente afinidade do soluto igual em todos os s tios de adsor o h interac o entre as mol culas adsorvidas Ocorre um nico mec
49. amostras em linha de azoto Para remover qualquer presen a de gua colocar os vials no exsicador com v cuo durante 15 minutos O Reacty Therm Multi Block Heater 230 V deve ser previamente aquecido at 60 C Adicionar aos vials 50 uL de agente derivatizante BSTFA N O Bis trimetilsilil trifluoroacetamida e colocar no Reacty Therm durante 1 hora As amostras foram analisadas no GC 6850 Network GC System conectado a MS 5975C VLMSD com Triple Axis Detector O programa do forno 60 C 3 mins aquecimento at 350 C Efectuar as an lises recorrendo a coluna capilar de s lica fundida 30 m x 0 25 mm de 0 25 um revestida com 5 fenil 95 dimetilpolissiloxano DB 50 utilizar h lio como g s de arraste 1 mL min Os espectros de massa de impacto electr nico devem ser obtidos a 70 eV utilizando o programa MSD ChemStation E 02 00493 software 47 2 4 PREPARA O DO CARV O ACTIVADO NORIT MODIFICADO COM EDA O objectivo deste processo ligar grupos funcionais espec ficos do composto etilenodiamina EDA ver Figura 2 4 superf cie do carv o activado O EDA uma amina b sica forte e muito utilizado na s ntese qu mica 55 is SN NH 2 Figura 2 4 Estrutura qu mica do Etilenodiamina O processo de modifica o do carv o foi efectuado com o intuito de melhorar a selectividade do carv o activado relativamente aos compostos fen licos estudados ou seja melhorar a efici ncia de adsor o e dessor
50. anismo de adsor o Forma o de uma monocamada na superf cie livre A isot rmica de adsor o de Langmuir definida a partir da seguinte express o qdmax KL Ce de 1 k le Equac o 1 5 Onde e qe Quantidade adsorvida por unidade de massa de adsorvente mg g e C Concentra o de adsorvato no equil brio em solu o depois da adsor o mg L Qmax Capacidade maxima de adsor o mg g e k Constante de Langmuir L mg 22 O equil brio atingido quando a velocidade de adsor o do analito na superf cie do adsorvente equivalente velocidade de dessor o dos mesmos 27 A constante de Langmuir uma medida da afinidade do adsorvato com o adsorvente As constantes qmax s o determinadas a partir da lineariza o da equa o 1 5 1 4 4 2 2 Modelo de Freundlich A isot rmica de Freundlich uma equa o emp rica adequada para sistemas n o ideais em superf cies heterog neas o que descreve com muita precis o os dados experimentais de adsor o Isto n o implica a forma o de uma monocamada 22 Apresenta a seguinte forma de kr 5 Equac o 1 6 Onde e de Quantidade adsorvida por unidade de adsorvente mg g e C Concentra o do adsorvato no equil brio mg L e kren Constante de Freundlich mg g L mg e coeficiente ser o determinados empiricamente A constante de Freundlich est relacionada capacidade de adsor o do a
51. atrav s da an lise da isot rmica de adsor o em fase gasosa a temperatura constante 16 17 O g s mais usado o azoto por ser um g s inerte uma mol cula de pequena dimens o e proporciona resultados com elevado grau de pureza A adsor o d se a temperatura constante 77K recorrendo a um banho criog nico de azoto l quido 13 A forma da representa o gr fica das isot rmicas tamb m uma ferramenta experimental para determinar o tipo de interac o entre o adsorvato e o adsorvente Com base nas recomenda es da IUPAC 1985 a maioria das isot rmicas de adsor o f sica de gases pode ser agrupada dentro de cinco tipos conforme a Figura 1 14 13 14 P Pi Pi Pi Figura 1 14 Classifica o da IUPAC para as Isot rmicas de adsor o de gases P e s o a press o press o de vapor do soluto e a quantidade adsorvida respectivamente 14 16 e Tipo I ou Isot rmica de Langmuir c ncavo em rela o ao eixo da press o relativa e tende a um valor constante quando a press o relativa tende para 1 S lidos microporosos com rea superficial relativamente pequena apresentam este tipo de isot rmica caracter stico da adsor o qu mica ou f sica e Tipo Il este tipo de isot rmica caracter stica da adsor o f sica e adequada para s lidos n o porosos na qual ocorre adsor o monocamada e multicamada O ponto B indica o est gio em que a monocamada est completa e inici
52. atura Isto pode ocorrer devido a diversos factores como por exemplo ao lote de corti a usado e quantidade de paletes de corti a que foram processados at a altura da recolha das amostras A quantidade de pranchas processadas na gua de cozedura das amostras analisadas neste estudo e as descritas na literatura foram 62 Mg de paletes e de 20 22 Mg de paletes respectivamente Os valores de FT compostos fen licos totais e pH s o pr ximos dos resultados descritos na literatura Relacionando os valores de FT e pH obtidos neste estudo com os descritos na literatura observa se que o valor de pH maior do que o esperado visto que quanto mais rica for a amostra em cidos fen licos menor deveria ser o pH Como a amostra estudada continha elevada quantidade de pranchas processadas do que os descritos na literatura seria de esperar que os valores dos par metros analisados acima fossem pelo menos duas vezes superiores aos obtidos isto pode estar relacionado com o facto de que a gua de cozedura produzida na Fabricor ser filtrada entre cada ciclo de cozedura ent o pode assumir se que a maior parte dos compostos fen licos ficam retidos nas lamas 64 Os valores da actividade antioxidante obtidos por dois m todos distintos o m todo da capta o do radical DPPH e o m todo do poder redutor f rrico FRAP apontam para que a gua de cozedura de corti a da Fabricor S A tem uma elevada actividade antioxidante O A
53. atural Y Biodegrad vel Y Grande longevidade Y Enorme capacidade de regenerac o Y Imperme vel a l quidos e gases Y Muito leve Y Excelentes propriedades isolantes t rmica e ac stica Como a corti a possui excelentes caracter sticas utilizada em v rios sectores de actividade nomeadamente ind stria vin cola constru o civil ind stria autom vel pesca entre outros 7 8 A ind stria da corti a tem constitu do um importante papel na economia Portuguesa porque o nosso pa s l der mundial a n vel da produ o e transforma o da corti a 1 Em 2001 estavam registadas 841 empresas corticeiras e empregavam mais de 12 mil trabalhadores mas actualmente s est o registadas 597 empresas 3 6 Figura 1 1 Distribui o das empresas corticeiras existentes em Portugal continental em 2001 3 Podemos verificar pela Figura 1 1 que a regi o Norte apresentava maior n mero de empresas corticeiras 78 seguindo se as regi es de Lisboa e Vale do Tejo LVT e Alentejo com 12 e 6 respectivamente 3 A corti a o revestimento exterior do tronco e ramos do sobreiro Quercus suber L ver Figura 1 2 uma rvore espantosa consegue viver em m dia 150 a 200 anos apesar dos muitos descorticamentos que lhe fazem ao longo da sua exist ncia cerca de 16 intercalados por per odos de nove anos em Portugal dependendo da regi o de cultura esse per odo altera 6 Figura 1 2 O s
54. brac o do Metodo CQO y 1 063x 10 328 R 0 997 3 o E E O o 200 00 400 00 600 00 800 00 1000 00 1200 00 CQO obtido MYO L Figura 3 1 CQOtesrico em fun o CQOobtido 3 0 5 Na Figura 3 1 podemos observar que existe linearidade entre as duas vari veis com valor de coeficiente de determina o de 0 997 a seguinte equac o podemos determinar o CQO corrigido y 1 063x 10 328 Equa o 3 1 Em que o Valor de CQO obtido experimentalmente o y Valor de corrigido 60 3 1 1 2 M todo de Colorimetria de Folin Ciocalteau Os testes para a quantifica o do conte do em compostos fen licos foram realizados por espectrofotometria UV Vis vel Atrav s da constru o de recta de calibra o utilizando o cido g lico AG como solu o padr o a v rias concentra es conhecidas 50 100 250 350 e 500 mg AG L e e LO N S o c S gt A o o a lt 100 200 300 400 500 Concentra o de cido G lico mg L Figura 3 2 Recta de calibra o em AG para o M todo de Folin Ciocalteau n 3 a 5 A equa o 3 2 a equa o da recta de calibra o obtida para o m todo de Folin Ciocalteau esta utilizada para determinar a concentra o de fen is totais em equivalentes de cido G lico EAG 0 0010x Equa o 3 2 Em que o x Concentra o de cido g lico mg L o A
55. bsorv ncia lida no comprimento de onda 765 nm 61 3 1 1 3 Determina o da actividade antioxidantes 3 1 1 3 1 M todo da capta o do radical DPPH Os testes para a determinac o da actividade antioxidante s o realizados por espectrofotometria UV Vis vel no comprimento de onda 515 nm Calcula se a percentagem de DPPH restante ver equa o 2 3 para as diferentes percentagens volum tricas da amostra gua de cozedura de corti a 120 00 100 00 80 00 626 450x 98 474 R 0 991 60 00 40 00 o _ c D a a a as 20 00 0 00 0 000 0 020 0 040 0 060 0 080 0 100 mL de amostra umol DPPH Figura 3 3 Recta de calibra o para o M todo da Capta o do radical DPPH n 3 a 5 Determina se o valor de ECs atrav s da equa o da recta de calibra o ver Figura 3 3 para amostra estudada calculado a partir da seguinte equac o y 626 450x 98 474 Equac o 3 3 Em que o y Concentra o efectiva para inibir 50 do radical DPPH o Volume de amostra por micromole do radical DPPH mL de amostra umol DPPH 62 3 1 1 3 2 M todo do poder redutor ferrico Os testes para a determina o da actividade antioxidante para o m todo FRAP s o realizados por espectrofotometria UV Vis vel Atrav s da constru o de recta de calibra o utilizando o Sulfato ferroso como padr o em v rias concentra es conhecidas 0 1 0 2 0 4 0 6 0
56. carv o activado para a extrac o em fase s lida e recupera o dos antioxidantes naturais presentes na gua de cozedura da corti a foi o carv o activado Norit GAC modificado com EDA Palavras chave Corti a gua de cozedura Antioxidantes SPE Carv o Activado ABSTRACT In the transformation process of cork is a high throughput of wastewater the cork boiling wastewater These waters have a high of organic weight and toxicity but are rich in polysaccharides and phenolic compounds natural antioxidants The aim of this work is to study and evaluate the content of phenolic compounds in cork boiling wastewater identification and quantification of majority compounds Gallic acid Protocatechuic acid Syringic and Vanillic acid and Solid Phase Extraction SPE for possible reuse of these compounds by other industries food pharmaceutical cosmetic and others The determination of the quantity of organic matter present in cork boiling wastewater was based on physical chemical characterization of samples by determining some parameters the chemical oxygen demand COD Total Organic Carbon TOC and pH The determination of the concentration of total phenolic compounds was performed by the colorimetric method of Folin Ciocalteau The evaluation of the antioxidant power was accomplished using two methods scavenging of the radical DPPH and Ferric Reducing Power FRAP To perform qualitative and quantitative analysis of antioxidants
57. caso o poro apresenta forma plana o Histerese do tipo H4 processo de adsor o e dessor o das isot rmicas s o quase paralelos e horizontais para uma extensa gama de valores na abcissa Este tipo de histerese est associado a poros estreitos em forma de fenda O caracter tipo de isot rmica indicativo de presen a de microporos 1 4 3 2 An lise Elementar A an lise elementar um procedimento qu mico com o qual se determina o teor de Carbono Azoto Hidrog nio e Enxofre presente na amostra de carv o activado analisado 18 O oxig nio determina se por diferen a A amostra queimada a temperaturas elevadas 1473 15 em fluxo de oxig nio os compostos de carbono s o convertidos em di xido de carbono o azoto reduzido a partir de xido de azoto por limalhas de cobre o hidrog nio convertido em vapor de gua e o enxofre em xido de enxofre 13 1 4 3 3 Caracteriza o da qu mica de Superf cie pHpzc PH no ponto de carga zero O pH no ponto de carga zero definido como o pH no qual a carga superficial do adsorvente zero A carga superficial determinada pelo teor de Carbono Hidrog nio Azoto Enxofre e principalmente do teor de oxig nio Quando o carv o activado imerso em gua ionizada durante 24 h desenvolve uma carga superficial que prov m da dissocia o dos grupos superficiais 13 18 Quando o pHpz neutro 7 o pH n o depende da massa de carv o activado
58. cedimento 1 Dissolver 0 2703 g de FeCls 6H 0 em 20 mL de gua 3 Perfazer o volume com gua e homogeneizar NOTA Armazenar sob refrigera o at um m s 118 e Solu o de FRAP Material o Pipetas graduadas de 25 mL e 5 mL o Frasco opaco de 100 mL Procedimento 1 Medir com o aux lio da proveta 25 mL da solu o tamp o acetato 0 3 M pH 3 6 Pipetar 2 5 mL da solu o de TPTZ 10 mM Pipetar 2 5 mL da solu o de cloreto f rrico 20mM Homogeneizar e colocar em banho maria a 37 C NOTA A solu o deve ser feita a cada dia de trabalho lt Procedimento Experimental 1 Elaborac o da Recta de calibrac o a Diluir a solug o de sulfato ferroso 1 mM inicial nas concentrac es apresentadas na tabela abaixo em bal es volum tricos de 10 mL Volume de Sulfato Ferroso Volume de Agua Sulfato Ferroso tinai mL mL mM 0 1 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 on A m m A o o Pipetar 100 uL da soluc o padr o para um tubo Adicionar 3 mL da soluc o de FRAP Incubar em banho maria a 37 C durante 30 minutos y Ler no espectrofot metro 593 nm contra solu o branco preparada da mesma maneira em vez de ter solu o padr o usar gua 2 Determina o do poder antioxidante total a Preparar as dilui es necess rias das amostras em estudo b Pipetar 100 uL de amostra para um tubo 119 Adicionar 3 mL de soluc o de FRAP Incubar em banho maria a 37
59. cm g STP 350 250 0 0 Isotherm Plot Adsorption Desorption 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 Relative Pressure P Po Figura 3 10 Grafico da adsorc o dessorc o do azoto no CA 1 0 9 1 0 73 Isotherm Plot Adsorption Desorption 600 550 500 AT 450 4 400 350 250 Volume Adsorbed cm g STP 3 200 150 100 50 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 Relative Pressure P Po Figura 3 11 Gr fico da adsorc o dessorc o do azoto no CA 2 Os gr ficos da isot rmica de BET e da distribui o de tamanho dos poros determinados pelo m todo BJH para cada carv o activado foram fornecidos pelo Laborat rio de An lises REQUIMTE 74 3 4 CARACTERIZA O ELEMENTAR A Tabela 3 4 apresenta os valores da an lise elementar dos carv es activados estudados neste trabalho Tabela 3 4 An lise elementar dos carv es activados Composi o Elementar Carv o Activado N H S O CA 1 0 4 86 1 0 3 0 4 12 8 CA 2 0 2 70 2 1 2 0 28 4 CA 1M 1 9 81 4 0 3 0 1 16 3 O teor de azoto est dentro dos valores esperados para o CA 1M que foi modificado com EDA ou seja o teor de azoto deve ser superior ao carv o activado n o modificado CA 1 Quanto maior o teor de oxig nio dos carv es activados mais cida a superf cie do carv o No entanto de acordo com os valores obtidos para o n o se observa este comportamento
60. ctivado para a remo o de compostos org nicos est associada a algumas das suas caracter sticas como as reas superficiais volume poroso distribui o de tamanho de poros e as propriedades cido base da superf cie do carv o 18 1 4 4 1 Modelos cin ticos O estudo da cin tica de adsor o necess rio pelo facto de a maioria dos s lidos utilizados como adsorventes serem porosos e a velocidade de adsor o ser limitada pela facilidade com que as mol culas de adsorvato se difundem para o interior da part cula 22 19 O objectivo principal da cin tica o estudo da velocidade do processo de adsor o e os factores que a influenciam fornecendo informa es sobre de que modo as mol culas interagem umas com as outras Para tal necess rio o conhecimento das etapas envolvidas neste processo 13 22 o Transporte externo o transporte dos solutos da solu o at superf cie externa das part culas do carv o activado o Difus o intraparticular a partir superf cie externa do carv o at aos centros activos de adsor o o Adsorc o adsor o dos solutos sobre a superf cie dos poros internos do carv o a etapa mais r pida No processo de adsor o se o equil brio for atingido rapidamente os factores limitantes podem ser uma ou as duas das outras etapas apresentadas 13 Neste estudo o processo de adsor o foi analisado utilizando os modelos cin ticos de pseudo primeira
61. depende do m todo desenvolvido no estudo por isso confirma se o tempo de reten o dos compostos por compara o com o cromatograma da mistura das solu es dos compostos padr o 2000000 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 Intensidade mUA q 10 15 20 Tempo min 9 Figura 3 5 Cromatograma de gua de cozedura concentrada 4 vezes 280 A Tabela 3 2 apresenta a concentra o dos compostos identificados na amostra de gua de cozedura de corti a 66 Tabela 3 2 Concentra o dos compostos identificados na amostra de gua de cozedura de corti a n 3 Concentra o m ssica mg L AG AP Amostra 5 51 0 06 5 35 0 02 Valores da Literatura 11 35 15 Comparando o valor obtido experimentalmente com a literatura verifica se que a concentra o de cido g lico inferior ao descrito o que poder estar relacionado com diversos factores tais como quantidade de paletes processadas na amostra a gua de cozedura da Fabricor S A ser filtrada no fim de cada ciclo entre outros Em rela o aos outros dois compostos estudados cido sir ngico AS e cido van lico AV n o se conseguiu identificar as suas presen as na amostra O pico maiorit rio no cromatograma de uma mistura de compostos semelhantes ocorre co elui o dos compostos pois este n o apresenta um espectro de nenhum composto isolado conhecido Para confirmar
62. ditivos em alimentos Editora da Unicamp Resoluc o CNS MS n 04 de 24 de Novembro de 1988 Hallicuel B Aeschbach R L liger J Aruoma l 1995 The characterization of Antioxidants Food and Chemical Toxicology 33 p 601 617 107 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 SIX C USA Co LTD Contacto japan globals globals com Roostei N Tezel F H 2006 Removal of phenol ffom aqueous solutions by adsorption Journal of Environmental Management 70 p 157 164 Lillo Rodenas M A Fletcher A J Thomas K M Cazorla Amor s D Linares Solano A 2006 Competitive adsorption of a benzene toluene mixture on activated carbons at low concentration Carbon 44 p 1455 1463 Dursun A Y Kalayci C S 2005 Equilibrium Kinetic and Thermodynamic studies on the adsorption of phenol onto chitin Journal of Hazardous Materials 123 p 151 157 Standard Methods for the Examination of water and wastewater 20 Ed 1999 American Public Health Association APHA American Water Works Association AWWA Water Pollution Control Federation WPCF Washington DC Protocolo para utiliza o do Thermoreactor TR300 Instituto Tecnol gico Nuclear 2008 Bisutti 1 Hilke l Raessler M 2004 Determination of total organic carbon an overview of current methods TrAC Trends in Analytical Chemistry 23 p 716 726 Waterhou
63. do cido Van lico n 3 a 5 80 Na Figura 3 17 encontra se representado graficamente a recta de calibrac o da mistura das soluc es dos compostos padr o Recta de calibrac o da Mistura AG BAP AAS AAV y 89265 811x 85139 464 10000000 ASA 9000000 8000000 y 74031 394x 7239 637 7000000 Bee 008 200000 44418 865x 6645 879 5000000 R2 1 000 4000000 en lt 2 E 2 7 E 3000000 y 40534 014x 15042 361 2000000 af cer 1000000 Concentrac o M ssica mg L Figura 3 17 Recta de calibra o da Mistura n 3 a 5 Analisando o coeficiente de determinac o das curvas de calibra o dos compostos isolados da mistura observa se que existe linearidade nos resultados obtidos Assim sendo as equa es que descrevem as rela es lineares foram utilizadas para quantificar os compostos analisados nos testes 81 3 7 1 Cinetica de Adsorc o O objectivo deste teste determinar o tempo de equil brio entre o adsorvato fase l quida e o adsorvente fase s lida Todos os ensaios cin ticos foram realizados em solu o padr o compostos isolados e mistura com concentra o inicial de 500 mg L Os dados experimentais foram ajustados aos modelos cin ticos de pseudo primeira ordem e pseudo segunda ordem para se obter os par metros cin ticos e determinar qual o modelo que melhor descreve a adsor o COMPOSTOS PADR O o Solu es dos compostos padr
64. dos rara near 91 Tabela 3 10 Par metros dos modelos isot rmicos da mistura de solu es dos compostos padr o nos respectivos carv es activados 91 Tabela 3 11 Quantifica o de adsor o e dessor o dos compostos isolados n 3 92 Tabela 3 12 Percentagem de adsor o e dessor o dos compostos isolados 92 Tabela 3 13 Quantifica o de adsor o e dessor o da mistura de solu es dos compostos padr o 3 s hn ede ia 93 Tabela 3 14 Percentagem de adsor o e dessorc o da Mistura de Solu es dos compostos RREO MAIL ILL LM Lu ue MR A santas 94 Tabela 3 15 Concentra o de AG e AP dessorvido da amostra de gua de cozedura n 3 M m dia das replicas e DP desvio padr o sse 95 Tabela 3 16 Percentagem de dessor o da amostra de gua de cozedura 95 XXI Indice de Simbolos e Abreviaturas ARP Antiradical Power Capacidade anti radical BET Brunauer Emmet e Teller BHA Buthylated Hydroxyanisole 2 terc butil A hidroxianisole BHT Butylated hydroxytoluene hidroxitolueno butilado BJH Barret Joyner e Halenda BSTFA N O Bis trimetilsilil trifluoroacetamida CG MS Gas Chromatography Mass Spectrometry Cromatografia g s l quido espectrometria d
65. dsorvato pelo adsorvente enquanto n depende das caracter sticas da adsor o Para valores de 1 n muito pequenos a capacidade de adsor o independente da C Se o valor de 1 n for muito elevado a liga o entre adsorvato e o adsorvente ser fraca 13 23 1 4 4 3 Estudo do efeito da Interac o entre os Compostos O efeito da interac o entre os componentes de uma mistura pode ser representado pela rela o entre a capacidade de adsor o no equil brio qe do componente em mistura Qmixi e a capacidade de adsor o no equil brio do componente isolado Qmono 28 A partir da rela o Qmixi Qmono I composto pode se concluir que o Quando a rela o Qmixi Qmonoi gt 1 a adsor o de um dos componentes favorecida pela presen a do outro componente o Quando a rela o Qmixi Qmonoj 1 n o existe interac o entre as esp cies adsorvidas o Quando a rela o Qmixi Qmonoi lt 1 a adsor o de um dos componentes desfavorecida pela presen a do outro componente 24 1 5 ANTIOXIDANTES Antioxidantes s o compostos arom ticos que cont m pelo menos um agrupo hidroxilo Podem retardar ou inibir a oxida o de diversos substratos mol culas simples pol meros e biossistemas por meio de dois mecanismos 29 1 Inibi o da forma o de radicais livres evita a etapa de inicia o da reac o de oxida o 2 Elimina o de radicais que possibilitam a etapa de propaga o atrav
66. e na caracteriza o f sico qu mica das amostras atrav s da determina o de alguns par metros a Car ncia Qu mica de Oxig nio CQO o Carbono Org nico Total COT e o pH A determina o da concentra o em compostos fen licos totais foi realizada atrav s do m todo colorim trico de Folin Ciocalteau A avalia o do poder antioxidante foi realizada utilizando dois m todos capta o do radical DPPH e poder redutor f rrico FRAP Para efectuar a an lise qualitativa e quantitativa dos antioxidantes foi desenvolvido um m todo cromatogr fico de cromatografia l quida de alta efici ncia HPLC DAD High Performance Liquid Chromatography Diode Array Detector Confirmou se a presen a dos quatro compostos maiorit rios estudados na gua de cozedura por GC MS Gas Chromatography Mass Spectrometry No processo de extrac o em fase s lida utilizaram se dois tipos de carv es activados Norit GAC comercial e um carv o obtido a partir de caro os de azeitona Estes carv es foram caracterizados por adsor o de azoto a 77K de modo a obterem se os par metros texturais rea especifica volume poroso e distribui o de tamanho de poros Para melhorar o processo de extrac o modificou se a superf cie do carv o activado Norit GAC com etilenodiamina EDA Usaram se as t cnicas de FTIR e an lise elementar de modo a confirmar a presen a da etilenodiamina na superf cie do carv o Concluiu se que o melhor
67. e de Ci ncias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Adedapo A A Jinoh F O Afolayan A J Masika P J 2009 Antioxidant properties of the methanol extracts of the leaves and stems of Cettis Africana Records of Natural products 3 1 p 23 31 Minhalma M Pinho M N 2001 Flocculation Flotation Ultrafiltration integrated process for the treatment of cork processing wastewaters Environmental Science and Technology 35 p 4916 4921 Srivastava V C Swamy M M Mali D Prasad B Misha M 2006 Adsorptive removal of phenol by bagasse fly ash and activated carbon Equilibrium Kinetics and thermodynamics Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects 272 p 89 104 109 6 ANEXO 6 1 ANEXO A Protocolo experimental de determina o de compostos fen licos totais pelo m todo Folin Ciocalteau 1 Reagentes Amostra gua de cozedura de corti a cido g lico padr o para calibra o PM 170 12 g mol Reagente Folin Ciocalteau FC Solu o de carbonato de s dio Prepara o das solu es e Solu o Padr o de calibra o de cido g lico Material o Bal o volum trico de 100 mL e 50 mL o de rel gio Procedimento o Dissolver 0 5 0 de cido g lico em 10 mL de etanol e diluir para 100 mL com gua 5g L final o Diluir a solu o de cido g lico para criar padr es com concentra es de 50 100 250 e 5
68. e massa COT Carbono Org nico Total CQO Car ncia Qu mica de Oxig nio DPPH 2 2 difenil 1 picrilhidrazilo FRAP Ferric Reducing Antioxidant Power poder antioxidante de reduc o f rrica FTIR Fourier Transform Infrared Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier HPLC DAD High Performance Liquid Chromatography Diode Array Detector Cromatografia Liquida de Alta Efici ncia Detector de Fotodiodos IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry Uni o Internacional de Quimica Pura e Aplicada KHP Hidrogenofltalato de pot ssio PG Gallate galato de propilo ROS Reactive Oxygen Species Esp cies Reactivas de Oxig nio SEM Scanning Electron Microscope microscopia electr nica de varrimento SPE Solid Phase Extraction extrac o em fase solida TBHQ Tertiary Butylhydroquinone terc butil hidroxiquinona TCA 2 4 6 tricloroanisole XXIII THBP 2 4 5 Trihydroxy butyrophenone 2 4 5 tri hidroxibutilfenona TPTZ 2 4 6 tri 2 piridil s triazina XXIV 1 INTRODU O 1 1 OBJECTIVOS Objectivo geral O presente estudo teve como objectivo geral a caracteriza o de antioxidantes presentes nas guas efluentes de uma Ind stria de rolhas de corti a e sua quantifica o Aplica o de metodologias de extrac o para poss vel reaproveitamento por parte de outras ind strias Objectivo espec ficos Os objectivos espec ficos do estudo fo
69. elacionar Os antioxidantes naturais referidos na actividade antioxidante apresentam a mesma e em alguns casos maior actividade antioxidante que os sint ticos 32 1 6 VALORIZA O DA EXTRAC O DOS COMPOSTOS FEN LICOS Recentemente t m sido desenvolvidas v rias pesquisas envolvendo compostos antioxidantes provenientes de fontes naturais devido sua import ncia na preven o do desencadeamento das reac es oxidativas tanto nos alimentos como no organismo animal 42 A aplica o destes compostos com o intuito de aumentar o prazo de validade dos produtos aliment cios a rea da tecnologia de alimentos com maior expans o tendo em conta os ind cios de problemas que podem ser provocados pelo consumo de antioxidantes sint ticos 39 42 O consumo de antioxidantes sint ticos tem sido restringido devido ao seu potencial risco cancer geno deste modo t m se efectuado pesquisas no sentido de encontrar antioxidantes naturais para substituir os de origem sint tica ou efectuar associa es entre eles com o intuito de diminuir a concentra o de antioxidantes sint ticos nos alimentos 39 As oxida es dos produtos podem ser evitadas atrav s da modifica o das condi es ambientais ou pela utiliza o de compostos antioxidantes adequados com propriedades que diminuam ou mesmo impe am o desencadeamento de reac es oxidativas 37 A oxida o dos l pidos nos alimentos respons vel pela perda
70. elos Par metros dos Cin ticos modelos mg g 98 42 88 64 82 47 53 85 45 53 70 26 70 26 51 80 52 95 34 06 Pseudo 12 Ordem k min 0 053 0 521 0 039 0 067 0 117 0 098 0 098 0 069 0 138 0 192 SQE 384 28 33 22 232 80 128 41 262 11 238 29 238 29 122 90 153 63 93 14 mg 9 108 95 90 23 92 91 58 31 51 79 74 54 43 71 55 78 55 09 34 28 22 Ordem g mg min 0 001 0 108 0 001 0 002 0 003 0 002 0 005 0 002 0 004 0 012 SQE 78 04 4 73 58 05 9 40 145 26 18 39 20 83 8 72 21 62 10 65 Pseudo Os valores da quantidade adsorvida no equil brio por massa de adsorvato qe estimados pelo modelo cin tico pseudo segunda ordem apresentam valores mais pr ximos aos obtidos neste estudo 85 o Mistura de Solu es dos compostos padr o Faz se o estudo cin tico para as solu es isoladas e para a mistura destas para se poder estudar o efeito das interac es dos compostos As Figuras 3 22 3 23 e 3 24 descrevem o comportamento cin tico da mistura de solu es padr o para cada carv o activado estudado 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 M do E 2 2 gt o 1 o c o o 0 00 100 120 140 160 180 Tempo min AS LIAP AAV Figura 3 22 Comportamento cin tico da mistura de solu es dos compostos padr o no CA 1M Concentra o M ssica mg L 80 100 120 140 160 180 Tempo min SAS LIAP AAV F
71. er aerea aereas 113 6 2 ANEXO B Protocolo experimental da Determina o da actividade antioxidante total pelo M todo radical livre DPPH esee nnne emen 115 6 3 ANEXO C Protocolo experimental de Determina o do poder antioxidante pelo M todo FRAP Ferric Reducing Ability of Plasma seen 117 XV 6 4 Anexo D Espectros dos Compostos 121 6 5 Anexo E Cromatogramas e espectros analisados neste estudo 123 XVI Indice Figuras Figura 1 1 Distribui o das empresas corticeiras existentes em Portugal continental em 2001 E EE PR RA ORE e RE e URL 5 Figura 1 2 O sobreiro Quercus suber L e a extrac o da corti a 7 6 Figura 1 3 Imagem de SEM de c lulas de corti a antes da cozedura 6 8 Figura 1 4 Imagem de SEM de c lulas da corti a depois da cozedura 6 8 Figura 1 5 Fluxograma da produ o das pranchas de corti a da empresa Fabricor 9 Figura 1 6 Tanques de cozedura de corti a da empresa Fabricor 10 10 Figura 1 7 Estrutura qu mica do cido g lico raras 10 Figura 1 8 Estrutura qu mica do cido protocatecuico are 11 Figura 1 9 Estrutura qu mica do cido van lico
72. eta de 250 mL Procedimento 1 Pesar 1 55 g de acetato de s dio tri hidratado C gt HaNaO 3H 0 Dissolver num pequeno volume de gua Adicionar 8 mL de cido ac tico glacial C2H4O gt Perfazer o volume com gua e homogeneizar pw Confirmar o pH da solu o Nota Armazenar a solu o no frigor fico a 4 C e Solu o de Sulfato Ferroso 1 mM Material e Bal o volum trico de 100 mL e Vidro de rel gio Proveta de 100 mL Procedimento 1 Pesar 0 0278 g de sulfato ferroso hepta hidratado FeSO4 7H20 2 Perfazer o volume com gua e homogeneizar 117 Nota Usar apenas no dia da an lise e Solu o de HCI 40 mM Material o Bal o volum trico de 50 mL o Pipeta graduada de 1 mL Procedimento 1 Colocar um pequeno volume de gua no bal o volum trico e adicionar 0 167 mL de HCl concentrado 2 Perfazer o volume com gua e homogeneizar Nota Armazenar a temperatura ambiente por tempo indeterminado e Solu o de TPTZ 10 mM Material o Pipeta graduada de 1 mL o Vidro de rel gio o Bal o Volum trico de 5 mL Procedimento 1 Dissolver 0 0156 g de TPTZ 24 6 Tris 2 pyridyl s triazine em aproximadamente 1 mL de 40 mM 2 Perfazer o volume com 40 mM e homogeneizar NOTA Armazenar sob refrigerac o durante um m s e Solu o de Cloreto F rrico 20 mM Material o de 50 mL o Vidro de rel gio o Bal o Volum trico 5 mL Pro
73. eview of Lagergren Kinetic rate equations on adsorption reactions Scientometrics 59 p 171 177 Bertolini T C R Fungaro D A 2011 Estudos de equil brio e modelagem cin tica da adsorc o do corante cristal Violeta sobre ze litas de cinzas leve e pesada de carv o Cleaner production initiatives and Challenges for a sustainable World S o Paulo Brasil Roostei N Tezel F H 2003 Removal of phenol from aqueous solutions by adsorption Journal of Environmental Management 70 p 157 164 Langmuir l 1918 The adsorption of gases on plane surfaces of glass mica and platinum Journal of the American Chemical Society 40 p 1361 1402 Subramanyam B Das A 2009 Linearized and non linearized isotherm models comparative study on adsorption of aqueous phenol solution in soil International Journal of Environmental Science and Technology 6 p 633 640 106 23 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Mohan D Chander S 2001 Single component and multi component adsorption of metal ions by activated carbons Colloids and Surfaces A 177 p 183 196 Neves J M Matos C M Moutinho C G Gomes L R Teixeira T 2009 Actividade antioxidante e avalia o in Vitro da citotoxidade de extractos aquosos de folhas de mentha x piperita Revista da Faculdade de Ci ncias da Sa de Porto Edi es Universidade Fe
74. ficidade Cobertura da superf cie Quantidade adsorvida por unidade de massa Reversibilidade cin tica Tipo de liga o entre adsorvato adsorvente Adsor o f sica Alcan a rapidamente o equil brio Baixas Baixa toda a superf cie dispon vel adsor o Adsor o em mono ou multicamadas Elevadas Revers vel Van der Waals Adsor o qu mica um processo mais lento Altas Elevada limitada aos s tios espec ficos do adsorvente Adsor o somente em monocamada Baixas Irreversivel Ligag es quimicas 14 1 4 2 Factores que influenciam o processo de adsor o em fase l quida Segundo Haghseresht et al 2002 os factores que influenciam a capacidade de adsor o s o 13 15 a Natureza do adsorvente e do adsorvato depende do tipo de for a de atrac o existente entre o adsorvato e o adsorvente adsor o qu mica ou f sica b rea de superficial espec fica do adsorvente quanto maior for maior ser a capacidade de adsor o c Tamanho dos poros do adsorvente d Condi es operacionais os principais factores que influenciam a adsor o s o o Temperatura o Polaridade do adsorvato o Solubilidade quanto menor for a solubilidade entre o adsorvato e o solvente maior a capacidade de adsor o o Velocidade da agita o o Concentra o inicial do adsorvato o pH da solu o controla as interac es electrost ticas entre o adsorvato e o ads
75. ico qria et SISSE 2 530 57 4 dimetoxibenzoico 9 51 2 7 ESTUDOS DE ADSOR O As an lises foram conduzidas em frascos de 10 mL Merck atraves da adic o de um volume conhecido de adsorvato em uma determinada quantidade de massa de adsorvente estas quantidades dependem dos testes Em seguida os frascos foram fechados fixados em suportes colocados em banho maria a 25 C e agitados a 170 rpm agita o linear por minuto Nos testes descritos abaixo deve se alterar o pH natural das solu es para 4 6 tamb m para a recta de calibra o para ter se as mesmas condi es que a amostra de gua de cozedura Se o pH das solu es for superior a 4 6 usa se cido clor drico 1M mas se for inferior a 4 6 deve se usar hidr xido de s dio 1M No final de cada teste cada frasco retirado do banho maria e o seu conte do filtrado por filtro de membrana acrodisc 0 45 um O filtrado foi analisado por HPLC High Performance Liquid Chromatography Prominence Shimadzu Estes testes foram realizados para cada carv o para cada composto padr o e para a mistura de todos os compostos os testes foram realizados em triplicado 2 7 1 Cin tica de Adsor o Realiza se este teste para se determinar qual o tempo de contacto necess rio para que se atinja o patamar de equil brio A quantifica o da concentra o adsorvida no final de cada tempo determinada a partir da recta de calibra
76. idantes deve se ter em considera o os seguintes factores 40 gt Devem apresentar elevado e adequado potencial antioxidante nas condi es comerciais de armazenamento e manipula o gt Devem apresentar caracter sticas de solubilidade compat veis com os produtos aos quais s o agregados gt Devem ser tecnologicamente vantajosos e economicamente superiores quando comprovados com outros m todos de inibi o de oxida o tais como embalagens a v cuo ou armazenamento ao frio gt devem contribuir com sabores estranhos ou odores indesej veis aos produtos nos quais s o empregados Os compostos antioxidantes sint ticos mais utilizados s o 2 terc butil 4 hidroxianisole BHA Buthylated Hydroxyanisole hidroxitolueno butilado BHT Butylated hydroxytoluene terc butil hidroxiquinona TBHQ Tertiary Butylhydroquinone 2 4 5 tri hidroxibutilfenona THBP 2 4 5 Trihydroxy butyrophenone e galato de propilo PG Propyl Gallate 39 29 O BHA e BHT s o os antioxidantes sint ticos com melhor efici ncia no retardamento da oxida o em gorduras 41 OH O E Figura 1 19 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico BHA OH Figura 1 20 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico BHT O TBHQ apresenta melhor efici ncia no retardamento da oxida o em leos vegetais de fritura por apresentar resist ncia ao calor 41 OH OH Figura 1 21 Estrutura qu mica do antioxidante s
77. igura 3 23 Comportamento cin tico da mistura de solu es dos compostos padr o no CA 1 86 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 do E E 2 721 gt o 1 On c o c o oO 0 00 80 100 120 Tempo min AS LIAP AAV Figura 3 24 Comportamento cin tico da mistura de soluc es dos compostos padr o no CA 2 Considerando que o processo de adsorc o v ria quando os compostos est o isolados ou em mistura deve se estudar o efeito da interac o Qmixi Amono entre os compostos para o modelo que apresenta melhor ajuste aos dados experimentais ou seja para o modelo cin tico pseudo segunda ordem A partir da rela o Qmixi Qmonoi pode se tirar tr s conclus es o Quando a rela o Qmixi Qmonoi gt 1 a adsor o de um dos componentes favorecida pela presen a do outro componente o Quando a rela o Qmixi Amono 1 n o existe interac o entre as esp cies adsorvidas o Quando a rela o Qmixi Qmonoi lt 1 a adsor o de um dos componentes desfavorecida pela presen a do outro componente Tabela 3 7 Efeito da interac o dos compostos para o estudo cin tico Efeitos da interac o CA 1 CA 2 CA 1M AG 0 631 0 206 1 008 AP 1 166 0 453 1 971 AS 1 186 0 938 1 873 AV 1 760 2 771 2 445 87 O cido g lico s apresenta interac o favor vel com os outros compostos presentes na solu o no carv o activado Norit modificado ou seja a competi
78. int tico TBHQ 30 HO OH HO Figura 1 22 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico THBP O PG utilizado na conserva o de bolachas e produtos de pastelaria OH HO PS se HO O Figura 1 23 Estrutura qu mica do antioxidante sint tico PG Na Tabela 1 3 apresenta se de modo resumido alguns resultados de estudos comparativos realizados entre antioxidantes naturais e sint ticos com vista utiliza o dos compostos em produtos alimentares 37 31 Tabela 1 3 Tabela identifica o e caracteriza o dos Antioxidantes Naturais vs Sint ticos Compostos Naturais Sint ticos e cidos Cin micos cido caf ico p cum tico e cido fer lico cido sin pico e cidos Benz icos cido g lico cido protocatecuico cido sir ngico e cido van lico BHT BHA TBHQ e a tocoferol Actividade Antioxidante em sistemas lip dicos ordem cido caf ico cido protocatecuico cido sin pico cido sir ngico BHT gt a tocoferol gt BHA A A TBHQ decrescente Acido fer lico gt p cum tico gt cido vanilico 07 Todos eles encontram se em Distribu dos na natureza abundancia na natureza ae cido caf ico cido fer lico Boa efici ncia em sistemas ar of TA cido sin pico cido g lico Todos lip dicos hes acido protocatecuico Solubilidade neste sistema Baixa Boa Efeitos Mal ficos Nao Sim R
79. issocia o do composto 35 2 MATERIAIS E METODOS 2 1 RECOLHA DAS AMOSTRAS A recolha das amostras foi efectuada na ind stria Fabricor S A em dois per odos distintos em Novembro de 2011 e Agosto de 2012 As recolhas foram todas efectuadas num dos tanques de cozedura das pranchas de corti a no ltimo dia antes da mudan a da gua de modo a garantir a maior quantidade de mat ria org nica na amostra 2 2 CARACTERIZA O F SICO QU MICA E ACTIVIDADE ANTIOXIDANTE A metodologia usada neste estudo para a determina o da quantidade de mat ria org nica presente nas guas de cozedura de corti a baseou se na caracteriza o f sico qu mica das amostras atrav s da determina o dos par metros CQO COT e pH A determina o da concentra o em fen licos totais foi efectuada atrav s do m todo colorim trico de Folin Ciocalteu A avalia o do poder antioxidante foi realizada utilizando dois m todos capta o do radical DPPH e poder redutor f rrico FRAP 2 2 1 Car ncia Qu mica de Oxig nio A car ncia qu mica de oxig nio CQO definida como a quantidade de um determinado oxidante que reage com a amostra sob condi es controladas A quantidade de oxidante consumido expressa em equivalentes de oxig nio 47 Esta medida corresponde a uma estimativa da oxida o da mat ria org nica e ou inorg nica existente numa amostra l quida 48 Este m todo baseia se na oxida o dos compostos org
80. las gerais e denominac es est o representadas na Figura 1 17 gt Ra R1 R2 cidos Benz icos H H cido p Hidroxibenz ico OH H cido Protocatecuico OH OH cido G lico OCH3 H Acido Vanilico R OCH OCH cido Sir ngico OH Figura 1 17 Estrutura qu mica dos cidos benz icos O segundo grupo formado pelos cidos cin micos que possuem nove tomos de carbono Cs Cs sendo quatro os mais habitualmente encontrados no reino vegetal na Figura 1 18 27 cidos Cin micos R1 R2 cido p Cum rico H H HO OH Duo Caf ico OH H Acido Fer lico OCH3 H cido Sin pico OCH OCH R2 Figura 1 18 Estrutura qu mica dos cidos cin micos Um dos mecanismos de ac o dos antioxidantes segue via remo o ou inactiva o dos radicais livres formados durante a etapa de inicia o ou propaga o da reac o pela doa o de tomos de hidrog nio a estas mol culas interrompendo a reac o em cadeia 37 ROO AH gt A Equa o 1 7 AH gt RH A Equa o 1 8 Onde e ROO eR radicais livres e antioxidantes com um tomo de hidrog nio e A radical inerte Um hidrog nio do antioxidante amp captado pelos radicais livres com maior facilidade do que os hidrog nios das mol culas insaturadas formando assim esp cies inactivas para a reac o em cadeia e um radical inerte O radical inerte n o te
81. lho carv o Norit modificado com etilenodiamina CA 1M 101 4 2 TRABALHO FUTURO Sugest o para trabalho futuro para dar continuidade e melhorar o estudo aqui apresentado 1 Trabalhar com as lamas que ficam retidas no filtro Identificar os antioxidantes em maior concentra o nas guas de cozedura em estudo Melhorar a selectividade do carv o activado com outros agentes modificadores Fazer o estudo do pH e da quantidade de carv o activado Isolar os compostos extra dos da amostra ou wm Estudar compostos diferentes uma vez que neste trabalho se utilizaram antioxidantes com estruturas muito similares 7 Estudo de viabilidade das t cnicas de extrac o 102 5 BIBLIOGRAFIA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2000 Manual de Boas Pr ticas ambientais e energ ticas Ind stria da corti a Associa o Empresarial de Portugal Lisboa Portugal PNAC 2006 Res duos Programa nacional para as altera es clim ticas Portugal Plano Nacional de Preven o dos Res duos Industriais PNPRI 2001 Sector da Ind stria da Corti a Santana C M Ferrera Z S Padr n E T Rodr guez J J S 2009 Methodologies for the Extraction of phenolics compounds from environmental samples New approaches Molecules 14 p 298 320 Soto M L Moure A Dominguez H Parajo J C 2011 Recovery concentration
82. li july oh AU il m al li ul L BIO 40 d HO tD W HO WHO D 2 D DD Figura 6 7 Espectro do AV da amostra de gua de cozedura Abundance m z gt Scan 1803 13 596 min CORK BSTFA D data ms 193 0 320000 300000 280000 260000 240000 220000 73 0 200000 180000 160000 370 1 140000 120000 100000 80000 60000 11 1 40000 6 281 1 165 0 20000 251 1 o all all ollo llo la ell d MN ol L ad d lar I BARO lie 40 so 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 Figura 6 8 Espectro do AP da amostra de gua de cozedura 124 40 lt 1980 1391 nm GOAKESIFADCHans TRO 1 Jl ll il ll 2370 3271 Abundance m z gt 200000 190000 180000 170000 160000 150000 140000 130000 120000 110000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 T 43 0 IM e 90 T tb alados Il Fuer m 2 2 2D 3D 30 Figura 6 9 Espectro do AS da amostra de gua de cozedura Scan 1917 14 260 min CORK BSTFA D data ms 73 0 147 0 117 0 178 0 237 0 281 0 355 0 399 1 458 2 50 100 150 200 250 T 300 350 Figura 6 10
83. lu es dos compostos padr o n 3 Concentrac o M ssica mg L AG AP AS AV AG AP AS AV CA 1 285 92 263 62 310 07 336 82 101 71 48 84 45 83 21 68 339 65 254 68 356 54 436 60 41 60 95 49 109 07 35 31 CA 1M 257 17 263 26 278 03 320 79 58 76 65 36 107 69 156 33 93 Tabela 3 14 Percentagem de adsorc o e dessorg o da Mistura de Soluc es dos compostos padr o Adsorc o Dessorc o CA AG AP AS AV AG AP AS AV 1 56 8 52 6 62 9 16 1 214 38 7 54 2 CA 2 67 4 50 8 72 3 87 7 7 1 13 5 34 3 60 2 CA 1M 51 1 52 45 56 4 64 4 13 9 19 00 50 7 69 5 Com base na Tabela 3 14 observa se que o melhor carv o para a adsorc o de misturas equimolares o carv o CA 2 porque o processo de adsor o competitivo entre os adsorvatos Para o processo de dessor o o melhor carv o activado para a adsor o de misturas dos compostos padr o o CA 1M pelas mesmas raz es apresentadas para adsor o dos compostos padr o isolados Assim sendo o carv o que deve ser seleccionada para a adsor o dos compostos isolados e para a mistura o carv o CA 1M AMOSTRA A amostra de gua de cozedura analisada neste teste foi previamente concentrada no Rotavapor com linha de azoto e depois filtrada com filtro de poro 0 45 um para remover as part culas em suspens o antes de se injectar no HPLC S se quantificou os compostos identificados por HP
84. m a capacidade de iniciar ou propagar as reac es oxidativas 38 1 5 2 1 Compostos Antioxidantes Naturais vs Sint ticos Os compostos fen licos e alguns dos seus derivados s o eficazes na preven o da oxida o de alimentos lip dicos por aumentarem a vida til de muitos produtos entre 15 a 200 No entanto poucos s o os permitidos para o uso em alimentos devido sobretudo sua toxicidade 32 28 Nos ltimos anos o Joint Expert Committee on Food Aditives JECFA a Food and Agriculture Organization FAO e a World Health Organization WHO t amp m alterado a dose di ria recomenda DDR dos compostos antioxidantes sint ticos dos alimentos como resultado de algumas pesquisas cient ficas Verifica se que uma s rie de doen as entre as quais cancro diabetes artrite mal ria SIDA doen as cardiovasculares podem estar ligadas aos danos causados por formas de oxig nio extremamente reactivas denominadas de ROS Reactive Oxygen Species Estas subst ncias tamb m est o ligadas a processos respons veis pelo envelhecimento do organismo 35 39 As ROS s s o mol culas quimicamente reactivas contendo oxig nio entre as quais se incluem os radicais livres Nos organismos vivos as v rias formas de ROS s podem ser formadas de diversas maneiras como por exemplo nas fontes produtoras de radicais livres ou seja o fumo do tabaco radia es ionizantes solventes org nicos e pesticidas 35 Na selec o dos antiox
85. m para a impermeabilidade Taninos 6 cor e protec o conserva o do material Cinzas 4 m O oeo E A variabilidade dos valores destes componentes dependem de v rios factores como por exemplo o local da cultura idade condig es edafoclim ticas e da dimens o da rvore 7 1 3 2 Fabricor Fabricor Ind stria Preparac o transformac o de S A empresa din mica e inovadora que existe ha mais de vinte anos a preparar e transformar a cortica A empresa possui uma nica f brica em Alcochete facturando mais de 12 milh es de Euros no mercado nacional e internacional onde 90 das vendas prov m da exporta o 10 A gua residual produzida na produ o das pranchas de corti a prov m da cozedura ver Figura 1 5 Cozedura Humidifica o Tra amento Esco Ele s s nacional Exporta o J 9 4 Prensa A Figura 1 5 Fluxograma da produ o das pranchas de corti a da empresa Fabricor A cozedura o processo de imers o das pranchas de corti a em gua limpa e a ferver Os principais objectivos da cozedura consistem em limpar a corti a extrair lhe as subst ncias hidrossol veis reduzir a microflora aumentar a espessura reduzir a densidade e tornar a corti a mais macia e el stica 6 1 3 2 1 Agua de Cozedura da corti a A gua de cozedura resulta da cozedura das pranchas de corti a A gua utilizada nestas opera es reutilizada v rias vezes
86. menor mais elevada a capacidade antioxidante para a amostra estudada Tal como esperado em conformidade com estudos anteriores descritos na literatura os resultados mostraram que a amostra um efluente cido com uma cor castanha escura um elevado conte do org nico CQO e COT e um elevado teor de compostos fen licos e elevada actividade antioxidante Escolheu se o m todo de extrac o em fase s lida de entre outros m todos como por exemplo extrac o com flu dos supercr ticos extrac o liquido liquido etc por este m todo ser mais barato e com bons resultados na adsor o de compostos fen licos Este estudo incidiu sobre a extrac o dos seguintes compostos cido g lico protocatecuico sir ngico e van lico pois segundo Minhalma 2001 11 estes s o os compostos fen licos mais abundantes na gua de cozedura de corti a No processo de extrac o em fase s lida utilizaram se dois tipos de carv es activados Norit GAC comercial e um carv o obtido a partir de caro os de azeitona 99 Procedeu se a caracteriza o textural dos carv es activados de modo a obter os par metros texturais rea especifica volume poroso e distribui o de tamanho de poros O carv o CA 2 maioritariamente mesoporoso e o CA 1 mais microporosos Ambos os carv es activados apresentam isot rmicas de adsor o dessor o do tipo e histereses tipo H4 Com base nos resultados dos par metros texturais o CA 2 pode ap
87. mentais 55 3 RESULTADOS E DISCUSS O Neste capitulo s o apresentados e discutidos os resultados obtidos no trabalho atraves da metodologia descrita no capitulo 2 3 1 CARACTERIZA O F SICO QU MICA E ACTIVIDADE ANTIOXIDANTE A an lise da amostra n o deve ser feita depois de 3 a 4 dias da recolha e deve ser guardada no frigor fico a 4 C para n o haver degrada o da amostra 11 Para se conseguir determinar os resultados para amostra deve se antes elaborar as rectas de calibra o para os m todos descritos no cap tulo 2 2 n o se determinou para o COT pH e DPPH 3 1 1 Recta de Calibra o 3 1 1 1 Neste m todo efectua se a recta de calibra o para minimizar os poss veis erros na determina o da CQO por causa da oxida o dos compostos inorg nicos que possam estar presentes na amostra e nas solu es padr o O protocolo experimental foi id ntico ao descrito no cap tulo 2 2 1 a Unica mudan a a utiliza o da solu o padr o de hidrogenofltalato de pot ssio como amostra a v rias concentra es com CQO conhecidos 50 100 200 350 500 650 750 850 e 1000 mgO L Preparou se uma nica soluc o m e a de maior concentra o 1000 mgO L KHP 0 8503 g e depois efectuou se as diluic es necess rias para obter se as outras concentrac es Esta a quantidade que se colocar num bal o de 1 L o KHP deve ser previamente seco 105 C 59 Curva de Cali
88. mim e que nunca deixaram me ir a baixo com as afli es da vida As minhas lindas sobrinhas Thais e Thatiane e sobrinho Guilherme que sem os seus sorrisos e brincadeiras para alegrar os meus dias teria sido muito mais complicado E n o posso esquecer o meu cunhado Bruno que sem o seu grande contributo elas n o estariam aqui Ao meu pai que voltou a trazer a alegria ao rosto da minha m e por estarmos todos juntos Fiquei feliz de ter tido a oportunidade de te conhecer Agradecimentos A realiza o deste trabalho s foi poss vel devido a in meras pessoas que estiveram presentes ao longo da elabora o deste trabalho directa e indirectamente De entre todas destaco as seguintes Em primeiro lugar aos meus orientadores Professor Jo o Paulo Noronha e Mestre Rita Melo pela orienta o disponibilidade partilha de conhecimentos e ensinamentos t cnicos transmitidos ao longo da realiza o deste estudo A Professora Isabel Fonseca que sem a sua ajuda sugest es e cr ticas n o teria conseguido finalizar este trabalho dentro do prazo Doutora Lu sa Botelho por me ter dado a oportunidade de trabalhar com este Grupo fant stico Fabricor em especial Engenheira S nia Ribeiro por me ter permitido fazer as recolhas e pela simpatia com que me receberam Doutora Maria Helena Casimiro por me ter facultado um dos reagentes necess rios para a realiza o deste trabalho Aos meus colegas de gru
89. nnnnnnennnnnnnnnnnennnnennnnenn 121 Figura 6 3 Espectro do cido Sir ngico c sssssssssssessssescssssessssescessscsssseecesssssnssseeeeeseaeesessees 122 XVIII Figura 6 4 Espectro do cido o esie it n b ts 122 Figura 6 5 Cromatograma da mistura de solu es dos compostos padr o para os quatro COMPOSTO I PERL e T 123 Figura 6 6 Cromatograma da amostra de gua de cozedura de cortica para a gama dos Compostos fen lICoS v a rir inte battle 123 Figura 6 7 Espectro do AV da amostra de gua de cozedura 124 Figura 6 8 Espectro do AP da amostra de gua de cozedura 124 Figura 6 9 Espectro do AS da amostra de gua de cozedura 125 Figura 6 10 Espectro do AG da amostra de gua de 125 XIX Indice de Tabelas Tabela 1 1 rea de montado de sobro do Mediterr neo Ocidental 6 7 Tabela 1 2 Compara o da adsor o f sica e qu mica 14 14 Tabela 1 3 Tabela identifica o e caracteriza o dos Antioxidantes Naturais vs Sint ticos 32 Tabela 1 4 Compostos fen licos mais utilizados 33 Tabela 1 5 Pre rio dos compos
90. ntos obtidos nos espectros de massa tamb m pode se determinar qual o composto pois cada pico m ssico m z depende da fragmenta o da estrutura qu mica dos compostos Analisando os fragmentos do espectro de massa do cido van lico observa se a presen a do i o molecular M 312 do cido vanilico sililado no entanto a perda do grupo OTMS gera o pico m ssico de m z 223 vis vel no espectro de massa O fragmento de m z 165 tamb m um pico caracter stico do AV resultando da perda de dois grupos OTMS No caso do cido protocatecuico observa se a presen a do i o molecular M 370 do composto sililado Tamb m pode se identificar os tr s fragmentos caracter sticos pela perda de cada grupo OTMS m z 281 193 e 105 Em rela o ao cido sir ngico s h dois fragmentos caracter sticos correspondentes as perdas das liga es do grupo OH por OTMS com a derivatiza o da amostra Os m z desses fragmentos s o 253 e 163 De todos os compostos analisados neste estudo o cido g lico o que apresenta quatro liga es OH antes da derivatiza o por isso tem se quatro fragmentos caracter sticos para as perdas de cada grupo OTMS Os m z dos fragmentos caracter sticos s o 370 281 193 e 105 Observa se no espectro de massa do AG a presen a do i o molecular M 458 do cido g lico sililado e o fragmento caracter stico pela perda de dois grupos OTMS 70 AMOSTRA A seguir apresenta se o cromatograma obtido at
91. o se a amostra for dilu da tem se de ter em conta o factor de dilui o Procedimento Experimental Colocar 250 mg de carv o activado e 25 mL de solu o 500 mg L num Kitasato De seguida colocar os Kitasato para agitar em banho maria a 25 C e retirar 30 uL de solu o em intervalos de 5min nos primeiros 15 min de seguida de 15 em 15 min at fazer 1 hora depois fazer de 30 em 30 min durante 1 hora e depois fazer 1 em 1 hora at atingir o equil brio 52 2 7 2 Isotermica de adsor o Neste teste determina se qual a quantidade de composto fen lico adsorvida por massa mg de adsorvato de carv o activado no equilibrio E para cada composto fen lico e mistura g de adsorvente nos carv es activados estudados neste trabalho A q calculada a parte da seguinte equa o EN Ce Co V mca de Equa o 2 4 Em que Concentra o de adsorvato no equil brio mg L o Concentra o inicial de adsorvato mg L o V Volume da solu o 2 mL o m a Massa de carv o activado 10 mg Procedimento Experimental Colocar 10 mg de carv o activado e 2 mL de solu o num frasco repetir este passo para as cinco concentra es 350 375 400 440 e 475 mg L Colocar a suspens o para agitar durante 1 5 horas em banho maria a 25 C para assegurar que o equilibro de adsor o atingido este tempo deve ser confirmado antes com o teste cin tico 2 7 3 Adsorc o Dessorc
92. obreiro Quercus suber L e a extrac o da corti a 7 Quercus suber L o nome bot nico para um tipo de carvalho de crescimento lento que floresce apenas em regi es espec ficas do Mediterr neo Ocidental Portugal Espanha sul da Fran a parte da It lia norte da frica e China 7 Na Tabela 1 1 apresenta se a distribui o da rea de montado na regi o mediterr nica ocidental Tabela 1 1 rea de montado de sobro do Mediterr neo Ocidental 6 Pais rea hectares Percentagem Portugal 715 922 34 Espanha 574 248 27 Marrocos 383 120 18 Argelia 230 000 11 Tunisia 85 771 4 Franca 65 228 3 Italia 64 800 3 Total 2 119 089 100 Actualmente o montado de sobro representa um contributo muito importante para a economia e a ecologia de v rios pa ses do Mediterr neo ocupando uma rea mundial de 2 119 089 de hectares Em Portugal o sobreiro ocupa uma rea de cerca de 716 mil hectares que representa cerca de 22 5 da rea florestal nacional e cerca de 34 da rea mundial A Europa tem cerca de 60 da rea de montado de sobro e produz mais de 80 da corti a do mundo 9 Esta rvore requer uma grande quantidade de luz solar uma combina o incomum de baixa precipita o chuva e elevada humidade A qualidade e espessura da casca varia de acordo com as condi es espec ficas de crescimento da rvore o local da cultura idade e condi es edafoclim ticas 7
93. or o tanto para os compostos isolados como para a mistura Para os compostos isolados os resultados experimentais do estudo termodin mico variou muito dependo do composto e do adsorvente utilizado O modelo de Langmuir obteve melhor ajuste para os dados experimentais nos seguintes compostos e respectivos carv es activados AG CA 2 AP CA 1 e CA 1M AS CA 1 e CA 1M e AV CA 1 e CA 2 Nos restantes casos o modelo que se melhor ajusta aos dados experimentais o modelo de Freundlich Para a mistura dos compostos modelo de Langmuir permitiu um melhor ajuste para os dados experimentais dos seguintes CA nos respectivos compostos CA 2 AP e AS e CA 1M AG Pode se concluir que o AV o composto com maior afinidade com os tr s carv es activados estudados e na mistura de solu es os compostos apresentam maior afinidade para o carv o activado o CA 1 100 Como a constante de Freundlich est relacionada com a capacidade de adsorc o e dessor o do adsorvato pelo adsorvente pode se concluir que o carv o activado que apresenta melhor capacidade de adsor o dessor o ser o que apresentar valor de 1 n muito elevado Para os compostos isolados e a mistura o carv o CA 1M O AV o nico composto que apresenta uma boa interac o na presen a dos outros compostos Em suma os carv es activados mostraram serem bons adsorventes de compostos fen licos Mas o carv o activado com melhores resultados neste traba
94. ordem e pseudo segunda ordem 1 4 4 1 1 Modelo cin tico de pseudo primeira ordem Em 1898 Lagergren 23 prop s o modelo cin tico para sistemas de adsor o liquido s lido baseado na capacidade de adsor o do s lido A velocidade de remo o do adsorvato com o tempo directamente proporcional diferen a de concentra o de satura o e ao n mero de centros activos do s lido 24 A equa o cin tica de Lagergren a mais usada para adsor o de um adsorvato de uma solu o aquosa A equa o da cin tica de pseudo primeira ordem dada pela seguinte express o 23 In ge qt In qe k t Equa o 1 1 Onde o dqeeq Quantidade adsorvida no equil brio e no tempo t por unidade de massa de adsorvente respectivamente mg g o Constante da velocidade de adsor o da equa o cin tica de pseudo primeira ordem min 20 1 4 4 1 2 Modelo cinetico de pseudo segunda ordem A velocidade da reac o dependente da quantidade do soluto adsorvido na superf cie do adsorvente e da quantidade adsorvida no equil brio O modelo cin tico de pseudo segunda ordem dado pela seguinte express o 24 dar _ 2 rm ko qe qt Equac o 1 2 Onde o dqeeq Quantidade adsorvida no equil brio e no tempo t por unidade de massa de adsorvente respectivamente mg g o Constante da velocidade de adsor o da equa o cin tica de pseudo segunda ordem g mg min Fazendo
95. orvente o pK dos adsorvidos indicativo da dissocia o dos adsorvidos 1 4 3 Caracteriza o f sico qu mica do carv o activado fundamental fazer a caracteriza o f sico qu mica do carv o activado CA pois com esta informa o pode se explicar e prever o comportamento dos carv es como adsorventes Visto que a capacidade de adsor o dos carv es activados dependem principalmente da rea superficial espec fica da distribui o dos tamanhos do volume dos poros e da estrutura qu mica de superf cie 5 Segundo a Uni o International de Qu mica Pura e Aplicada IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry os poros podem ser classificados segundo os seus di metros 14 o Microporos apresentam maior rea superficial o que proporciona maior capacidade de adsor o para mol culas de menores dimens es como por exemplo gases e alguns solventes d di metro dos poros Prim rios d lt 0 8 nm Secund rios 0 8 lt di lt 2 nm o s o adequados para adsor o de mol culas de maiores dimens es 2 lt d lt 50nm 15 o n o s o muito adequados para a adsor o visto apresentarem menor rea superficial d gt 50nm 1 4 3 1 Caracteriza o Textural A caracteriza o textural de um carv o activado importante porque permite determinar a rea superficial espec fica volume poroso estreitos ou largos e o di metro de poro
96. os mediante a sua afinidade Os diferentes compostos presentes na mistura passam atrav s da coluna sendo elu dos com diferentes tempos de reten o mediante a sua afinidade entre a fase l quida m vel e a fase estacion ria Procedimento Experimental Nas an lises cromatogr ficas injectar temperatura ambiente 20 uL das solu es em estudo solu es dos compostos padr o e amostras numa coluna A elui o deve ser efectuada com um sistema bin rio de solventes solvente A cido fosf rico a 0 5 e solvente B acetonitrilo utilizando um fluxo de fase m vel de 0 6 mL min A composi o da fase m vel variada ao longo do tempo tendo sido programada atrav s do seguinte gradiente 10 a 15 B 5 min 15 a 50 B 0 5 min 50 B 7 min A detec o foi realizada entre 200 e 400 nm o tempo m ximo de corrida foi de 12 5 minutos a press o m xima de 250 bar e a temperatura de 25 C 45 2 3 2 Cromatografia em fase gasosa associada espectrometria de massa GC MS O equipamento utilizado para a cromatografia em fase gasosa associada espectrometria de massa Gas Chromatography Mass Spectrometry descrita com base na Figura 2 3 O equipamento composto por um orif cio de injec o no topo da coluna cromatogr fica que est ligado a uma extremidade de uma coluna de metal cheia com material de substrato conectado a um detector Um g s de arraste impulsiona a amostra para a coluna necess rio usar
97. os obtidos para os testes de adsor o e dessor o dos compostos isolados O melhor e o pior composto para ser adsorvido pelos tr s carv es activados o cido g lico e o cido protocatecuico respectivamente No caso do processo de dessor o o melhor e o pior composto dessorvido varia para cada carv o activado Tabela 3 11 Quantifica o de adsor o e dessor o dos compostos isolados n 3 Concentra o M ssica mg L CA 1 CA 1M 433 48 450 73 441 65 257 52 172 42 212 44 301 15 176 69 211 50 342 96 273 13 218 29 101 71 41 60 58 76 48 84 95 49 65 36 45 83 109 07 107 69 21 68 35 31 156 33 AG AP AS AV AG AP AS AV Para se calcular a percentagem de adsorc o determinou por HPLC a concentrag o inicial das solu es dos compostos padr o Tabela 3 12 Percentagem de adsor o e dessor o dos compostos isolados Dessor o AV AG AP AS AV CA 1 82 1 46 9 57 3 12 1 23 5 19 0 15 2 6 3 CA 2 85 3 31 4 33 6 57 4 9 2 55 4 61 7 12 9 CA 1M 83 6 38 7 40 2 45 9 13 3 30 8 50 9 71 6 92 Com base na Tabela 3 12 observa se que o melhor carv o para o processo de adsor o o carv o CA 1 carv o activado Norit Gac por este apresentar maior percentagem de adsor o dos compostos fen licos estudados do que os restantes carv es activados porque os cidos fen licos estudados
98. po Chefe Rita Melo Telma Silva Helena Marcos Sandra Cabo Verde Marina Oliveira Joana Madureira Joana Pereira V nia Dores In s Nunes Pedro Santos e Am lcar Ant nio por todo o apoio e simpatia durante o tempo que trabalhei no Instituto Tecnol gico e Nuclear N o esquecendo a D Maria Jos Carapinha e a D Maria da Palma Afonso pelo carinho simpatia grande paci ncia e aten o sempre dispensadas Aos meus amigos em especial a Mafalda Izidro pelo apoio e ajuda E minha fam lia pelo apoio amizade e motiva o transmitida durante a realiza o deste trabalho A todos Muito Obrigada Vil RESUMO No processo de transforma o da corti a h uma elevada produ o de guas residuais as guas de cozedura Estas guas apresentam uma elevada toxicidade e carga org nica no entanto s o ricas em polissacar deos e compostos fen licos antioxidantes naturais O objectivo deste trabalho estudar e avaliar o conte do em compostos fen licos das guas de cozedura da corti a a identifica o e a quantifica o dos compostos maiorit rios cido g lico cido protocatecuico cido sir ngico e cido van lico e a extrac o em fase s lida SPE Solid Phase Extraction para poss vel reaproveitamento destes compostos por parte de outras ind strias alimentares farmac uticas cosm ticas entre outras A determina o da quantidade de mat ria org nica presente nas guas de cozedura baseou s
99. pois conseguiu se alterar a superf cie do carv o activado Norit Gac 76 0 80 0 75 0 70 0 65 0 60 0 55 0 50 0 45 0 40 0 35 4000 0 3000 2000 1500 1000 cm l 1 cipel dataispectraicarvao activado norit abs sp Carvao Activado NORIT KBr 2 cApel dataispectraicarvao activado norit eda abs sp Carvao Activado NORIT EDA KBr 3 cipel dataispectraicarvao activado paco abs sp Carvao Activado PACO KBr Figura 3 12 Espectro de Absorv ncia FTIR dos tr s carv es activados A absorv ncia 500 400 0 77 3 7 TESTES DE ADSOR O A identifica o e quantifica o dos compostos estudados cido g lico cido protocatecuico cido sir ngico e cido van lico nos testes e na amostra gua de cozedura de corti a foram realizadas por Cromatografia Liquida de Alta Efici ncia Para tal construiu se rectas de calibra o das solu es dos compostos padr o isoladas e em mistura As curvas de calibra o foram constru das na seguinte gama de concentra o 1 100 mg L porque para valores superiores a 100 mg L n o se conseguiu determinar as reas dos picos dos cromatogramas por estes estarem saturados As leituras foram todas feitas no comprimento de onda a 280 nm e os ensaios foram feitos em triplicado Na Figura 3 13 encontra se representado graficamente a recta de calibra o do cido g lico Recta de calibra o do Acido G lico 12000000 10000000 8000000 6000000 y 9525
100. ral de glicose ou um lcool polih drico esterificado com cido g lico ou el gico e s o prontamente hidrolis veis com cidos bases ou enzimas Os outros s o pol meros de catequina e ou leucoantocianidina n o prontamente hidrolis veis por tratamento cido Lenhinas s o pol meros complexos de grande rigidez e resist ncia mec nica e sua hidr lise alcalina liberta uma grande variedade de derivados dos cidos benz icos e cin mico e Largamente distribu dos na natureza s o encontrados geralmente em todo o reino vegetal Estes fen licos est o divididos em dois grandes grupos os flavon ides e os cidos fen licos cidos benz ico cin mico e seus derivados e cumarinas Flavon ides possuem uma estrutura base formada por Cg Cz Cg sendo os compostos mais diversificados do reino vegetal Neste grupo encontram se as antocianidinas flavonas flavon is Figura 1 16 e com menor frequ ncia as auronas calconas e isoflavonas 26 Ry OH R1 R2 Flavon is HO O OH H Quercetina R2 H H Campferol OH OH Miricetina OH OH O Figura 1 16 Estrutura base dos compostos flavon is e R2 grupo funcional caracter stico de cada flavon ide o cidos fen licos s o divididos em tr s grupos O primeiro composto pelos cidos benz icos que possuem sete tomos de carbono C Cy e s o os cidos fen licos mais simples encontrados na natureza As suas f rmu
101. ram 1 Determinar a car ncia qu mica de oxig nio CQO o carbono org nico total COT e o pH da amostra 2 Determinar a actividade antioxidante a capacidade antioxidante e os fen licos totais da amostra 3 Identifica o e Quantifica o de antioxidantes presentes na amostra 4 Estudar a adsor o das solu es dos compostos padr o isolados e mistura em solu o aquosa em tr s tipos de carv o activado Norit Gac Norit Gac Modificado com EDA e Caro o das Azeitonas 4 1 Cin tica de adsor o 4 2 Isot rmica de adsor o 4 3 Capacidade de adsor o e dessor o 5 Estudar a capacidade de adsor o e dessor o dos tr s tipos de carv o activado na amostra gua de cozedura da corti a 1 2 ENQUADRAMENTO GERAL A Uni o Europeia l der mundial na produ o e transforma o de corti a Portugal det m 55 da produ o e 85 da transforma o de corti a a n vel mundial com uma produ o m dia anual de 185 000 Mg O processo de transforma o da corti a recorre sua cozedura o que envolve o uso de grandes quantidades de gua havendo consequentemente uma elevada produ o de guas residuais A gua de cozedura da corti a rica em polifen is polissacar deos compostos fen licos e ceras que permanecem em solu o e que contribuem entre outros factores para a acidifica o das guas 1 As guas de cozedura s o as mais dif ceis de tratar na ind stria da corti a visto q
102. rav s do m todo experimental descrito no ponto 2 2 2 para a amostra de gua de cozedura analisada no estudo Figura 3 8 TIG CORKBSTFAD cetarrs 600 800 1000 1200 14 00 1600 1800 2000 2200 Figura 3 8 Cromatograma da amostra de gua de cozedura Abundance 0000 A N NNN COTOTANADANNADHANADAAN 0 000000000000000000000 0000 _ INNE E A cu E ers da L __ ia ee pm T E 13 313 413 513 013 713 913 Figura 3 9 Sobreposi o dos cromatogramas da amostra com a solu o da mistura de solu es dos compostos padr o Para confirmar se os compostos est o presentes na amostra sobrep s se os cromatogramas analisados para comparar os tempos de retenc o Figura 3 9 Pode se verificar pelos tempos de retenc o que os compostos estudados devem estar presentes na gua de cozedura Analisando os espectros de massa da amostra ver anexo E conseguiu se confirmar a presenca dos compostos estudados na amostra analisada 71 3 3 CARACTERIZA O TEXTURAL ADSOR O DE AZOTO A 77K As caracteristicas texturais dos carv es activados Norit CA 1 e do carv o obtido a partir de carocos de azeitonas CA 2 utilizados neste trabalho encontram se na Tabela 3 3 N o foi possivel obter a caracterizac o textural do carv o activado Norit Gac modificado com etilenodiamina porque o equipamento avariou Tabela 3
103. resentar melhor capacidade de adsor o do que o CA 1 porque apresenta maior rea superficial espec fica Como actualmente t m se desenvolvido m todos para melhorar a selectividade do carv o activado alterando a qu mica superficial optou se tamb m por incluir este m todo no trabalho com vista a melhorar a extrac o dos antioxidantes da amostra A superf cie foi modificada usando etilenodiamina uma vez que j havia estudos com o intuito de melhorar o processo de adsor o e dessor o de antioxidantes Confirmou se que a modifica o do carv o foi bem sucedida usando as de FTIR e an lise elementar Determinou se a qu mica superficial dos carv es activados por an lise elementar e pois este um dos factores mais importantes que influencia a capacidade de adsor o do processo Confirmou se que o carv o cido e o b sico s o o CA 1 e o CA respectivamente Ap s a caracteriza o f sico qu mica dos carv es activados estudou se a sua aplica o no processo de adsor o Verificou se que o CA 1M apresenta melhor capacidade de adsor o dessor o tanto para os compostos estudados como para a amostra O tempo de equil brio de 90 minutos para todos os compostos estudados sendo que o cido g lico n o chega a atingir equil brio no CA 2 pois este completamente adsorvido ao fim de 15 min O modelo cin tico de pseudo segunda ordem foi o mais adequado em representar os dados da cin tica de ads
104. rimentais de adsor o para a mistura apresentam melhor ajuste ao modelo cin tico pseudo segunda ordem sendo este modelo o mais indicado para descrever o processo de adsor o dos compostos fen licos em carv es activados 89 3 7 2 Isotermica de Adsorc o O objectivo deste estudo determinar a capacidade de adsor o no equil brio de cada composto fen lico e da mistura das solu es dos compostos padr o para os carv es activados estudados neste trabalho Para isso os dados experimentais foram ajustados aos modelos de Langmuir e de Freundlich Os par metros dos modelos de Langmuir e Freundlich foram determinados utilizando as equa es descritas no ponto 1 4 4 2 Os valores estimados dos par metros das isot rmicas e o SQE est o apresentados na Tabela 3 9 e 3 10 para os compostos isolados e a mistura dos compostos respectivamente Para os compostos isolados o modelo de Langmuir foi adequado para ajustar os dados experimentais de equil brio dos seguintes compostos e respectivos carv es activados AG CA 2 AP CA 1 e CA 1M AS CA 1 e CA 1M e AV CA 1 e CA 2 SQE menor do que o do modelo de Freundlich Nos restantes casos o modelo que melhor se ajusta aos dados experimentais o modelo de Freundlich Relativamente adsorc o da mistura dos compostos o modelo de Langmuir foi adequado para ajustar os dados experimentais de equil brio dos seguintes CA e respectivos compostos CA 2 AP e AS e CA 1M
105. rnando Pessoa 6 p 344 354 Brand Williams W Cuvelier E Berset C 1995 Use of a free Radical method to evaluate antioxidant activity LWT Food Science and Technology 28 p 25 30 Nawar W W 1985 Lipids in Fennema Food Chemistry 2 p 139 244 Shahidi F Janitha P K Wanasundara P D 1992 Phenolic antioxidants Critical Reviews in Food Science and Nutrition 32 p 67 103 Deg spari C H Waszczynskyj N 2004 Antioxidants properties of phenolics compounds Vis o Acad mica Curitiba 5 p 33 40 Birch A E Fenner G P Watkins R Boyd L C 2001 Antioxidants properties of evening primrose seed extracts Journal of Agricultural and Food Chemistry 49 p 4502 4507 Yildirim A Mavi A Kara A A 2001 Determination of antioxidant and antimicrobial activities of Rumex crispus L extracts Journal of Agricultural and Food Chemistry 49 p 4083 4089 King A Young G 1999 Characteristics and occurrence of phenolic phytochemicals Journal of the American Dietetic Association 99 p 213 218 Soares S E 2002 Phenolic acids as antioxidants Revista de Nutri o Campinas 15 p 71 81 Dossi Antioxidantes 2009 Food Ingredients Brasil 6 p 16 30 W rtzen G 1990 Shortcomings of current strategy for toxicity testing of Food chemicals antioxidants Food and Chemical Toxicology 28 p 743 745 Antunes A J Canhos V 1984 A
106. rte edet dran liada e RETE dl apa ede capat tede Rad Pei areas 3 1 2 ENQUADRAMENTO 4 1 3 IND STRIA DA CORTI A ee e 5 1 3 1 Estrutura e composi o da corti a rear aerea 7 1 3 2 lege MRE RES MR PERES RR UR E RR NE RR NR 9 1 3 2 1 gua de Cozedura Gon a uai O ume quib ides 9 EE cerco c 13 1 4 1 As for as de interac o envolvidas no processo de adsor o 13 1 4 2 Factores que influenciam o processo de adsor o em fase l quida 15 1 4 3 Caracteriza o f sico qu mica do carv o activado ereere 15 1 4 3 1 Caracteriza o Textural 16 1 4 3 2 An lise Elementar 18 1 4 3 3 Caracteriza o da qu mica de Superf cie pH no ponto de carga D 42110 Ne 18 1 4 4 Estudos de Adsor o em solu es aquosas nn 19 1 4 4 1 MOdelos CIN LICOS cid ad 19 1 4 4 1 1 Modelo cin tico de pseudo primeira 20 1 4 4 1 2 Modelo cin tico de pseudo segunda 21 1 4 4 2 Isot rmicas de adsor o de equil brio 22 1 4 4 2 1 Modelo de Langmuir sse enne 22 1 4 4 2 2 Modelo de Freundlich it ttc eec 23 1 4 4 3 Est
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109. sorc o 1 4 1 As for as de interac o envolvidas no processo de adsor o A for a respons vel pela interac o adsorvato solvente ou seja para que ocorra o processo de adsor o no interior da fase a for a atractiva est for a mant m as v rias partes da fase unidas compensando em todas as direc es 13 As interac es entre as mol culas do l quido e o adsorvente no processo de adsor o podem ser classificadas em dois tipos 14 gt Adsorc o f sica as for as envolvidas na adsor o f sica entre o adsorvato e adsorvente s o as for as de Van der Waals Estas for as s o muito fracas portanto este tipo de adsor o pode ser facilmente revertida por aquecimento ou por diminui o da press o 13 gt Adsorc o qu mica as for as envolvidas na adsor o qu mica entre adsorvato e adsorvente s o as liga es qu micas Esta for a muito forte portanto a adsor o n o pode ser facilmente revertida As interac es electrost ticas adsorvato adsorvato ocorrem quando os adsorvidos presentes na fase l quida est o dissociados ou ionizados conforme as condi es de opera o usadas Estas interac es podem ser atractivas ou repulsivas dependem do pK dos adsorvidos pHpzc do adsorvente e da for a i nica da solu o 13 Tabela 1 2 Compara o da adsor o f sica e qu mica 14 Caracter stica Velocidade de adsor o Temperatura de ocorr ncia Especi
110. studos com o intuito de purificar as guas residuais de compostos fen licos t xicos por extrac o em fase s lida 4 Nestes tipos de estudos os factores que mais influenciam e que podem ser alterados para melhorar o processo s o o tipo de adsorvente o tamanho di metro das part culas dos adsorventes a influ ncia do pH temperatura entre outros Roostaei et al 2006 44 e o Lillo Rodenas et al 2006 45 observaram que a natureza do adsorvente um factor relevante ou seja afecta directamente a quantidade de soluto que adsorvida pelo adsorvente Os estudos verificaram uma varia o no processo de adsor o para os diferentes tipos de carv es activados ou seja para os adsorventes activados quimicamente o processo de adsor o era mais eficiente pois de acordo com os autores os carv es activados quimicamente possuem um volume maior de microporos Roostaei et al 2006 44 tamb m observaram qual o efeito do tamanho das part culas de adsorvente no processo Verificaram que diminuindo o tamanho das part culas a adsor o favorecida visto que melhora a difus o das mol culas e o aumento da rea de contacto Segundo Dursun et al 2005 46 o efeito do pH da solu o um factor crucial no processo de adsor o Os autores observaram que o processo de adsor o favorecida em casos de pH lt 7 se a superficie do adsorvente estudado for b sica porque para valores de pH elevados pode ocorrer a d
111. tos fen licos analisados 43 34 Tabela 2 1 Propriedades qu micas dos compostos fen licos estudados 51 Tabela 3 1 Caracteriza o da gua de cozedura 1xnx3 M m dia das replicas e DP desvio sitet ORDER ES ds telis esset t Ab core a toties 64 Tabela 3 2 Concentra o dos compostos identificados na amostra de gua de cozedura de COMIGAMSS EE 67 Tabela 3 3 Dados das caracteriza es texturais dos carv es activados 16 72 Tabela 3 4 An lise elementar dos carv es activados sata 75 Tabela 3 5 Caracterizac o da quimica de Superficie dos carv es activados n 3 M media das replicas e DP desvio padr o ine eter ue eee nah 75 Tabela 3 6 Par metros dos modelos cin ticos das soluc es dos compostos padr o isoladas nos respectivos carv es activados nneeensnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnne nennen 85 Tabela 3 7 Efeito da interac o dos compostos para o estudo 87 Tabela 3 8 Par metros dos modelos cin ticos da mistura de solug es dos compostos padr o nos respectivos amp nnne nnne 89 Tabela 3 9 Par metros dos modelos isot rmicos das solu es dos compostos padr o isoladas nos respectivos carv es activa
112. try B 106 p 10935 10943 105 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Figaro S Louisy Louis S Lambert J Ehrhardt J J Quensanga A Gaspard S 2006 Adsorption studies of recalcitrant compounds of molasses spentwash on activated carbons Water Research 40 p 3456 3466 Zhang S Shao T Karanfil T Pan B 2012 The correlation between structural characteristics of activated carbons and their adsorption of organic solutes from aqueous solutions Adsorption DOI 10 1007 s10450 012 9396 0 Ramos P H Guerreiro M C Resende E C Gongalves M 2009 Produc o e caracterizac o de carv o activado produzido a partir do defeito preto verde ardido PVA do caf Qu mica Nova 32 p 1139 1143 Poghossian A A 1997 Determination of the pHpz of insulators surface from capacitance voltage characteristics of MIS and EIS structures Sensors and Actuators B Chemical 44 p 551 553 zkayz B 2006 Adsorption and desorption of phenol on activated carbon and a comparison of isotherm models Journal of Hazardous Materials B129 158 163 HO Y S 2006 Review of second order models for adsorption systems Journal of Hazardous Materials 136 p 681 689 DO D D 1998 Series on Chemical Engineering Vol 2 Adsorption Analysis Equilibria and Kinetics Imperial College Press Londres HO Y S 2004 Citation r
113. udo do efeito da Interac o entre os 24 1 55 ANTIOXIDANTES EEE leads 25 1 5 1 Compostos Fen licos esses eene nnns 25 1 5 2 Classifica o e Mecanismo de ac o dos 26 1 5 2 1 Compostos Antioxidantes Naturais vs 28 1 6 VALORIZA O DA EXTRAC O DOS COMPOSTOS 33 Ezo ESTADO DA ARTE culta 35 MATERIAIS E METODOS Fa lan ans bi a aetna 37 24 RECOLHA DAS AMOSTRAS cuina addi Ae Lan d Pli irte le 39 2 2 CARACTERIZA O F SICO QU MICA E ACTIVIDADE ANTIOXIDANTE 39 2 2 1 Car ncia Qu mica de Oxig nio rrenan 39 2 2 2 Carbono Org nico Total COT 40 2 2 3 Medi o dO EET 41 2 2 4 Determina o de Compostos Fen licos Totais 41 2 2 5 Determina o da Actividade Antioxidante 42 2 2 5 1 M todo da Capta o do radical livre DPPH 42 2 2 5 2 M todo do poder redutor f rrico 44 2 3 IDENTIFICA O E QUANTIFICA O DOS COMPOSTOS FEN LICOS 45 2 3 1 Cromatografia l quida de alta efici ncia HPLC DAD 45
114. ue apresentam uma elevada carga org nica e consider vel toxicidade rica em subst ncias recalcitrantes ou seja subst ncias dif ceis de degradar 2 Este problema agravado pelo facto de continuarem a existir muitas unidades industriais de pequena dimens o com caudais de guas residuais baixos e descont nuos que s o encaminhados para os meios receptores sem qualquer tratamento pr vio 1 3 Actualmente t m sido propostos v rios tipos de processos f sicos e qu micos exemplo extrac o com flu dos supercriticos SPE OASIS extrac o l quido l quido etc para o tratamento e extrac o de compostos de interesse antioxidantes destas guas mas qualquer uma das abordagens convencionais apresentam fortes desvantagens tais como custos elevados baixa efici ncia de extrac o e n o s o adequados para fazer o scale up 4 O processo escolhido para a extrac o dos compostos de interesse da gua de cozedura foi a extrac o em fase s lida com adsor o por carv o activado pois este processo n o apresenta as desvantagens apontadas acima Actualmente o carv o activado o m todo mais utilizado no tratamento das guas residuais produzidas neste tipo de ind strias com o intuito de purificar e tratar estas guas 5 1 3 IND STRIA DA CORTI A A corti a uma mat ria prima sustent vel que tem sido utilizada por muitos s culos Possui qualidades nicas como por exemplo 6 v um produto n
115. um g s inerte para que este n o reaja com a amostra ou com a coluna para conseguir se obter resultados fi veis Por esta raz o os gases de transporte s o normalmente o rgon h lio hidrog nio azoto ou hidrog nio 53 Espectr metro de Massa 49 C mara Analisador Detector de de Multiplicador lonizac o Massas Sistema Recolha Armazenamento Tratamento de dados Figura 2 3 Esquema ilustrativo de um GC MS 53 A identifica o do composto efectuada por compara o dos espectros da amostra com os espectros apresentados na biblioteca de espectros de massa Para facilitar a identifica o dos compostos fen licos compostos polares por GC MS necess rio derivatizar as amostras pois esta etapa permite a modifica o da funcionalidade da mol cula aumentando a sua volatilidade diminuindo a polaridade e melhorando a sua a estabilidade Estas novas propriedades podem facilitar o processo de detectabilidade quantifica o separa o entre outros 54 O m todo utilizado de derivatiza o a sililac o ocorrendo uma substitui o do hidrog nio dos grupos polares OH pelo grupo sililo Essas substitui es aumentam significativamente a volatiliza o da amostra 54 46 Procedimento Experimental o Derivatizac o colocar em vials de funco c nico 500 uL gua de cozedura da corti a e 100 uL de uma mistura com as solu es dos compostos padr o a identificar depois secar as
116. uren o Paiva de Melo Professora Doutora Isabel Maria de Figueiredo Ligeiro da Fonseca Valorizac o das guas corticeiras extracc o de antioxidantes Copyright 2012 C ssia Cristina da Vera Cruz Junqueira FCT UNL UNL A Faculdade de Ci ncias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa t m o direito perp tuo e sem limites geogr ficos de arquivar e publicar esta disserta o atrav s de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado e de a divulgar atrav s de reposit rios cient ficos e de admitir a sua c pia e distribui o com objectivos educacionais ou de investiga o n o comerciais desde que seja dado cr dito ao autor e editor Todos os excertos e imagens retirados de diversos artigos presentes ao longo desta disserta o s o reproduzidos sob a permiss o dos editores originais e sujeitos s restri es de c pia impostos pelos mesmos restante disserta o aplica se a indica o de direitos de autor em nome de C ssia Cristina da Vera Cruz Junqueira FCT UNL e UNL Dedicat ria Em primeiro lugar minha querida m e Em lia que com o seu amor for a e dedica o ao longo desses anos logrou o imposs vel por mim e os meus irm os isto ser m e e pai Sempre deu me for as ao longo dos anos e sem o seu apoio possivelmente n o estaria aqui Aos meus queridos irm os Celsio e Wilma que sempre cuidaram de

Valorização das águas corticeiras - RUN

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