Aproveitamento do bagaço de malte na produção de polpa celulósica e carboximetilcelulose

• Autor(a) principal: Santos, Danilo Martins dos
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações da UEG
• Texto Completo: http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/681
• topic: Aproveitamento de resíduos; Extração de celulose; Carboximetilação; Quimiometria; Recovery of waste; Pulp extraction; Carboxymethylation; Chemometrics; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; QUIMICA::FISICO-QUIMICA

O bagaço de malte representa 85% dos resíduos sólidos gerados no processo cervejeiro o que, somente no Brasil, corresponde a uma produção anual de 2,6 milhões de toneladas, sendo constituído principalmente de celulose (16 - 21%), hemicelulose (15 - 29%), lignina (19 - 28%) e proteínas (24 - 39%). Emprega-se esse material basicamente como ração animal. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivos extrair polpa celulósica do bagaço de malte e empregá-la na síntese de carboximetilcelulose utilizando reator micro-ondas. Inicialmente o bagaço de malte seco com granulometria menor ou igual a 1 mm foi submetido a tratamento alcalino seguido pelo processo de branqueamento no qual foi avaliada, empregando planejamento fatorial 23 com ponto central e metodologia de superfície de resposta, a influência da temperatura (70-80 °C), tempo (3-4 h) e a proporção de solução branqueadora/polpa (40/1-50/1 (v/m)) nas propriedades das polpas obtidas. A síntese da carboximetilcelulose foi realizada sob condições heterogêneas em duas etapas: a alcalinização e a eterificação. Na etapa de alcalinização, foi utilizado isopropanol e solução de NaOH 40% na proporção de 1,6 g de NaOH por grama de polpa celulósica durante 15 minutos. A etapa de eterificação foi realizada em reator micro-ondas na qual foi avaliado, por meio de planejamento fatorial 23 com ponto central e metodologia de superfície de resposta, o efeito da proporção de ácido monocloracético/polpa (g/g) (2,5-5), temperatura (70-90 °C) e tempo (2,5-7,5 min) no conteúdo médio de grupo carboximetila por unidade anidroglicosídica (grau de substituição). O grau de substituição e a distribuição dos grupos carboximetila nas amostras de carboximetilcelulose foram determinados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de próton (RMN 1H). Análise de componentes principais foi aplicada para agrupar amostras de carboximetilcelulose com grau de substituição e distribuição dos grupos carboximetila semelhantes. As modificações químicas que ocorreram após a carboximetilação da polpa celulósica foram verificadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). As condições ótimas de branqueamento foram obtidas empregando a relação solução branqueadora/polpa (v/m) de 50/1, temperatura e tempo de 80 °C e 3,66 h, respectivamente, resultando em polpa branqueada com 93,80, 86,39, 3,40, 1,67% de celulose, α-celulose, lignina e hemicelulose, respectivamente, e viscosidade de 10,55 cP. A remoção dos constituintes não celulósicos foi confirmada por espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios-X e análise térmica. As condições ótimas de eterificação foram obtidas com tempo de 7,5 min., proporção de 5g de ácido monocloracético por grama de polpa e temperatura de 70 °C, possibilitando a obtenção de carboximetilcelulose com grau de substituição igual a 1,44. A síntese de carboximetilcelulose foi confirmada pela espectroscopia de RMN 1H e infravermelho. Através do emprego da análise de componentes principais foi definido três grupos de amostras em função do grau de substituição e padrão de distribuição dos grupos carboximetila. Com base nos resultados apresentados, conclui-se que o bagaço de malte apresenta potencial para produção de polpa celulósica que pode ser empregada na síntese de carboximetilcelulose utilizando reator micro-ondas.