Aproveitamento do bagaço de laranja para extração de materiais rico sem celulose empregando-se diferentes métodos físicos e químicos
Data
2021-03-19
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Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: O bagaço de laranja é um resíduo lignocelulósico abundante no Brasil e pouco explorado como matéria-prima para a obtenção de celulose e nanocelulose. O presente estudo teve como objetivos empregar diferentes combinações de tratamentos químicos (hidróxido de sódio, ácido peracético, ácido sulfúrico e peróxido alcalino) e físicos (explosão a vapor em autoclave, ultrassonicação e extrusão), realizados preferencialmente em processos de etapa única, para a extração de celulose do bagaço de laranja e, ainda, caracterizar os materiais obtidos de acordo com sua composição, morfologia, cristalinidade, estabilidade térmica, capacidade de absorção de água e óleo, solubilidade, capacidade de intumescimento e isotermas de sorção. Nanocelulose também foi produzida e caracterizada quanto à sua composição, morfologia e cristalinidade. O teor de celulose dos materiais obtidos pelas diferentes combinações de processos variou de 12,1 a 85,4%, com rendimentos de 60,5 a 100% em relação ao conteúdo inicial de celulose no bagaço de laranja. Os tratamentos em etapa única resultaram em materiais com maiores teores e rendimentos de celulose, reduzindo os tempos de reação e a quantidade de reagentes químicos empregados quando comparados aos processos convencionais, geralmente realizados em várias etapas. O tratamento em etapa única combinando tratamento alcalino e explosão a vapor em autoclave foi o mais eficiente na obtenção de um material com maior teor de celulose, maior cristalinidade e estabilidade térmica. Os tratamentos químicos combinados à ultrassonicação foram os menos eficazes na obtenção de materiais ricos em celulose. O processo de extrusão foi considerado efetivo para a obtenção de matérias ricos em celulose. A nanocelulose obtida apresentou 60% de cristalinidade e 100% de celulose, com rendimento de 4,4% (g/100g de bagaço). As propriedades funcionais dos materiais foram afetadas principalmente por sua cristalinidade e morfologia da superfície. Os materiais à base de celulose obtidos neste estudo podem ser usados como fonte de fibras em produtos alimentícios, como substratos em processos de fermentação, e também podem ser usados para obter nanocelulose conforme realizado neste estudo.
Abstract: Orange bagasse is na abundant lignocellulosic residue in Brazil, and few studies have explored this raw material for celulose and nanocellulose obtainment. The present study aimed to employ different combinations of chemical (sodium hydroxide, peracetic acid, sulfuric acid and alcaline peroxide) and physical (autoclaving, extrusion, and ultrasonication) treatments, performed preferably in one-step processes, for celulose extraction from Orange bagasse and also to characterize the obtained materials according to their composition, morphology, crystallinity, thermal stability, water and oil absorption capacity, solubility, and swelling capacity. Nanocellulose was also produced and characterized according to its composition, morphology, and crystallinity. The celulose content of materials obtained from Orange bagasse by the different combinations of processes ranged from12.1 to 85.4%, with a celulose yield of 60.5 to 100% in relation to the initial celulose content in the Orange bagasse. The one-step treatments resultedin materials with higher celulose contents and yields, reducing reaction times and the number of chemical reagents used When compared to conventional processes, usually carried out in several stages. The one-step treatment combining alcaline treatment and steam explosionin na autoclave was the most efficient in obtaining a material with a higher celulose content, greater crystallinity and termal stability. Chemical treatments combined with ultrasound were the less effective in obtaining materials with higher celulose contents. The extrusion process was considered effective in obtaining materials rich in cellulose. The nanocellulose obtained had 60% crystallinity with ayield of 4.4%(g/100g of bagasse). Crystallinity and surface morphology of samples affected their functional properties. Cellulose-based materials obtained in this study can be used as fibers source in food products, as substrates in fermentation processes, and it can also be used to obtain nanocellulose as performed in this study.
Descrição
Palavras-chave
Tratamentos de etapa única, Tratamento alcalino, Autoclavagem, Ultrassonicação, Extrusão, Nanocelulose