Chitosan scaffold as an alternative adsorbent for the removal of hazardous food dyes from aqueous solutions

Hypothesis: The dye adsorption with chitosan is considered an eco-friendly alternative technology in relation to the existing water treatment technologies. However, the application of chitosan for dyes removal is limited, due to its low surface area and porosity. Then we prepared a chitosan scaffold with a megaporous structure as an alternative adsorbent to remove food dyes from solutions. Experiments: The chitosan scaffold was characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and structural characteristics. The potential of chitosan scaffold to remove five food dyes from solutions was investigated by equilibrium isotherms and thermodynamic study. The scaffold–dyes interactions were elucidated, and desorption studies were carried out. Findings: The chitosan scaffold presented pore sizes from 50 to 200 lm, porosity of 92.2 ± 1.2% and specific surface area of 1135 ± 2 m2 g 1. The two-step Langmuir model was suitable to represent the equilibrium data. The adsorption was spontaneous, favorable, exothermic and enthalpy-controlled process. Electrostatic interactions occurred between chitosan scaffold and dyes. Desorption was possible with NaOH solution (0.10 mol L 1). The chitosan megaporous scaffold showed good structural characteristics and high adsorption capacities (788–3316 mg g 1).

Concentrados de ácidos graxos insaturados obtidos a partir de óleo de carpa (cyprinus carpio) utilizando o método da complexação com uréia

O presente trabalho teve como objetivo obter concentrados de ácidos graxos mono e poliinsaturados a partir do óleo branqueado de carpa (Cyprinus carpio), utilizando o método de complexação com uréia, e estabelecer as melhores condições através do estudo de seus parâmetros. Foi utilizado um planejamento experimental 23 para determinar os fatores que influenciam de forma significativa (nível de 95%) os experimentos da complexação com uréia, e verificar quais as faixas de valores desses fatores que apresentam os melhores resultados. Os fatores de estudo foram: relação de uréia-ácido graxo (2:1 e 6:1), temperatura de cristalização (4ºC e -12ºC) e tempo de cristalização (14 e 24 h). As respostas para análise estatística foram: rendimento da fração líquida (%Rend), percentual de ácidos graxos livres (%AGL) da fração líquida e o perfil de ácidos graxos. Conforme o estudo realizado, a relação uréia/AG se mostrou muito efetiva, de forma diretamente proporcional, na obtenção de concentrados de ácidos graxos monoinsaturados (AGMI) e poliinsaturados (AGPI). Pois, uma vez que ao aumentar a relação de uréia/AG resultou em um meio favorável para a inclusão dos ácidos graxos saturados (AGS) na cristalização da uréia. Por este motivo a relação (6:1) foi melhor para obter concentrados de AGMI+AGPI. A relação entre temperatura e rendimento de concentrados de ácidos graxos insaturados foi de forma inversamente proporcional, sendo que no menor valor (-12ºC) ocorreu a melhor separação de ácidos graxos saturados dos insaturados. O tempo foi significativo, porém com menor influência quando comparado com as demais variáveis de estudo. Devido a isso, o ganho em rendimento dos concentrados de ácidos graxos insaturados em relação ao custo operacional envolvidos no método de complexação com uréia não sugere que o maior tempo seja utilizado, sendo que 14 h oferece rendimentos que tendem à maior produtividade. Assim, as melhores condições para a obtenção de concentrados foram: maior relação de uréia/AG (6:1), menor temperatura (-12ºC) e menor tempo (14 h). Sendo que nestas condições as frações líquidas apresentaram rendimento em massa de até 65,4%, e seu percentual de ácidos graxos livres (%AGL) ficou em média 35,8 g/100g ácido oléico. Os ácidos graxos mono e poliinsaturados na melhor condição de complexação com uréia foram concentrados em 85,2%, e entre estes os EPA+DHA foram concentrados em 9,4%.

Purificação de C-ficocianina e sua incorporação em nanofibras

C-ficocianina (C-FC) é uma ficobiliproteína, de cor natural azul, com diversas aplicações na indústria alimentícia, farmacêutica e biomédica, dependendo do seu grau específico de pureza, que pode variar de 0,7 a 4,0, com respectivo aumento de seu valor comercial. Essa pureza é alcançada através de diversas técnicas de purificação, que podem ser aplicadas em diferentes sequências. Um destes processos de purificação de proteínas baseia-se na cromatografia de troca iônica, que utiliza trocadores que adsorvem as proteínas como resultado de interações iônicas entre a superfície da proteína e o trocador. Resinas e colunas de leito expandido podem ser utilizadas para aumentar a produtividade dessa técnica. É fundamental conhecer o perfil do processo de adsorção, para melhor aplicá-lo como ferramenta para o design e otimização de parâmetros operacionais. Outra tecnologia para o tratamento de biomoléculas é a ultrafiltração. Esta técnica é aplicável em larga escala, apresenta baixa complexidade de aplicação e pode ser realizada em condições brandas, minimizando o dano para o produto. Para aumentar a estabilidade da C-FC, e facilitar a sua aplicação, podem ser avaliadas técnicas recentes, não exploradas para este fim, como as nanofibras obtidas através do processo de electrospinning. Estas fibras possuem uma área superficial específica extremamente elevada devido a seu pequeno diâmetro. O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros de adsorção e diferentes técnicas para purificação de C-ficocianina de Spirulina platensis e obter nanofibras poliméricas incorporadas de C-ficocianina. O trabalho foi dividido em quatro artigos. No primeiro artigo, foram avaliados os parâmetros e as isotermas de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica para leito expandido Streamline® DEAE. Verificou-se que o maior coeficiente de partição foi obtido em pH 7,5, nas temperaturas de 15 e 25 °C. As isotermas de adsorção da Cficocianina foram bem representadas pelos modelos de Langmuir, de Freundlich e de Langmuir-Freundlich, sendo os valores estimados para Qm e Kd obtidos pela isoterma de Langmuir foram, respectivamente, 33,92 mg.mL-1 e 0,123 mg.mL-1, respectivamente. No segundo artigo foi avaliada a purificação de C-FC até grau alimentar, utilizando ultrafiltração (UF). Com a membrana de 50 kDa, identificou-se que somente a temperatura e a aplicação de diferentes ciclos de diafiltração (DF) causaram influência significativa sobre a purificação e recuperação da C-ficocianina. Foram então aplicados o aumento gradativo da quantidade de ciclos, e a diafiltração previamente à ultrafiltração (DF/UF), onde obteve-se um extrato de Cficocianina com pureza de 0,95. No terceiro artigo foram propostos processos de purificação, envolvendo a utilização das diferentes técnicas para obtenção de C-FC com diferentes purezas. Determinou-se que a partir de cromatografia de troca iônica em leito fixo seguido de DF/UF, obtém-se C-FC para uso em cosméticos e a partir de precipitação com sulfato de amônio, e DF/UF obtém-se C-FC para uso em biomarcadores. Com uma sequência de precipitação com sulfato de amônio, DF/UF e cromatografia de troca iônica em leito fixo chega-se a C-FC de grau analítico. No último artigo, C-FC foi incorporada a nanofibras de óxido de polietileno (PEO) através de processo de electrospinning. Foram determinadas a condutividade da solução de C-FC/PEO, a estrutura e comportamento termogravimétrico das nanofibras formadas. Soluções de polímeros com concentração de 6 e 8% proporcionaram a formação de nanofibras com diâmetro médio inferior a 800 nm, homogêneas, sem a presença de gotas. A análise termogravimétrica identificou aumento na resistência térmica da C-FC incorporada nas fibras.

Adsorption of food dyes onto chitosan: Optimization process and kinetic

Adsorption of food dyes acid blue 9 and food yellow 3 onto chitosan was optimized. Chitosan was obtained from shrimp wastes and characterized.Afull factorial design was used to analyze the effects of pH, stirring rate and contact time in adsorption capacity. In the optimal conditions, adsorption kinetics was studied and the experimental data were fitted with three kinetic models. The produced chitosan showed good characteristics for dye adsorption. The optimal conditions were: pH 3, 150rpm and 60 min for acid blue 9 and pH 3, 50rpm and 60 min for food yellow 3. In these conditions, the adsorption capacities values were 210mgg−1 and 295mgg−1 for acid blue 9 and food yellow 3, respectively. The Elovich kinetic model was the best fit for experimental data and it showed the chemical nature of dyes adsorption onto chitosan.