Publicação: Estudo de pré-tratamento e hidrólise com ácidos orgânicos no isolamento de fibras de celulose
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Resumo
Os resíduos agroindustriais têm sido utilizados para produção de fibras, devido ao seu elevado
conteúdo celulósico, abundancia na natureza e baixo custo. A aplicação destas matériasprimas como agente de reforço para matrizes poliméricas tem atraído atenção considerável,
pois esses compósitos geralmente exibem propriedades térmicas, mecânicas e de barreira
superiores em relação ao polímero puro ou compósitos convencionais. Dentro deste contexto,
o presente trabalho visou estudar a extração de fibras de casca de café moídas na forma de
partículas de celulose micro/nanocristalina, utilizando diferentes pré-tratamentos e
subsequente hidrólise com ácidos orgânicos como uma opção para substituição do método
com ácido sulfúrico. Para isso foram comparados os pré-tratamentos em autoclave (121°C por
30min com 5% NaOH), micro-ondas (3 ciclos com 100% potência e 5 min com 5% NaOH) e
como controle agitação (100°C por 4 h com 5% NaOH). Após os pré-tratamentos as amostras
foram submetidas a um branqueamento em solução acetato e clorito de sódio aquoso e
também foram analisadas. Os resultados de composição química mostraram que prétratamento em autoclave foi o que extraiu maior quantidade de componentes não celulósicos
das cascas, sendo assim escolhidas para a etapa de hidrólise. A amostra obtida no prétratamento por autoclave e branqueada foi então utilizada nos estudos de hidrólise,
empregando ácido cítrico, tartárico, oxálico, butírico e fosfórico a 50% (m/v) a 80°C por 40
min e, com ácido sulfúrico (S) como controle, a 50% (m/v) 40°C por 40min. Todas as
amostras obtidas na etapa de hidrólise foram analisadas quanto a composição química e
morfologia. Os resultados de hidrólise utilizando os ácidos orgânicos obtiveram menores
partículas, permanecendo em estrutura de micro fibras, pois estes reagentes foram eficientes
na remoção de componentes amorfos. O pré-tratamento em autoclave mostrou-se promissor
para o processo de redução de fibras em partícula de celulose. O ácido cítrico revelou-se
bastante promissor no processo, pois foi o que apresentou melhor diminuição de Mv e GP
como também melhor exposição da celulose nos resultados de composição química.
Abstract
The agro industrial residues have been used for fiber production, due to its high cellulosic
content, abundance in nature and low cost. The application of these raw materials as
reinforcing agent for polymer matrices has attracted considerable attention as these
composites generally exhibit superior thermal, mechanical and barrier properties over pure
polymer or conventional composites. In this context, the present study aimed to study the
extraction of ground coffee husk fibers in the form of micro/nanocrystalline cellulose
particles, using different pre-treatments and subsequent hydrolysis with organic acids as an
option to replace the method with sulfuric acid. For this purpose, the pre-treatments were
compared in autoclave (121 ° C for 30min with 5% NaOH), microwave (3 cycles with 100%
potency and 5 min with 5% NaOH) and as control stirring (100 ° C for 4 h with 5% NaOH).
After the pre-treatments the samples were bleached in acetate solution and aqueous sodium
chlorite and also analyzed. The result of chemical composition showed that pre-treatment in
autoclave was the one that extracted the largest amount of non-cellulosic components from
the shells, being thus chosen for the step of hydrolysis. The sample obtained in pretreatment
by autoclave and bleached was then used in the studies (w / v) at 80 ° C for 40 min and, with
sulfuric acid (S) as the control, at 50% (w / v) 40 ° C for 40min. All samples obtained in the
hydrolysis step were analyzed for chemical composition and morphology. The results of
hydrolysis using the organic acids obtained smaller particles, remaining in structure of micro
fibers, because these reagents were efficient in the removal of amorphous components. The
autoclave pre-treatment proved to be promising for the process of reducing cellulose particle
fibers. The citric acid showed to be very promising in the process, since it was the one that
presented better decrease of Mv and GP as well as better exposure of the cellulose in the
results of chemical composition.
Palavras-chave
Resíduos, Waste, Biopolímero, Biopolymer, Tecnologia limpa, Clean technology, Materiais, Materials
Citação
SILVA, Cleonice Gonçalves. Estudo de pré-tratamento e hidrólise com ácidos orgânicos no isolamento de fibras de celulose. 2019. 61 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2159