NEAR INFRARED SPECTROSCOPY FOR ESTIMATING SUGARCANE BAGASSE CONTENT IN MEDIUM DENSITY FIBERBOARD

Medium density fiberboard (MDF) is an engineered wood product formed by breaking down selected lignin-cellulosic material residuals into fibers, combining it with wax and a resin binder, and then forming panels by applying high temperature and pressure. Because the raw material in the industrial process is ever-changing, the panel industry requires methods for monitoring the composition of their products. The aim of this study was to estimate the ratio of sugarcane (SC) bagasse to Eucalyptus wood in MDF panels using near infrared (NIR) spectroscopy. Principal component analysis (PCA) and partial least square (PLS) regressions were performed. MDF panels having different bagasse contents were easily distinguished from each other by the PCA of their NIR spectra with clearly different patterns of response. The PLS-R models for SC content of these MDF samples presented a strong coefficient of determination (0.96) between the NIR-predicted and Lab-determined values and a low standard error of prediction (similar to 1.5%) in the cross-validations. A key role of resins (adhesives), cellulose, and lignin for such PLS-R calibrations was shown. PLS-DA model correctly classified ninety-four percent of MDF samples by cross-validations and ninety-eight percent of the panels by independent test set. These NIR-based models can be useful to quickly estimate sugarcane bagasse vs. Eucalyptus wood content ratio in unknown MDF samples and to verify the quality of these engineered wood products in an online process.

Banana as Adjunct in Beer Production: Applicability and Performance of Fermentative Parameters

Traditionally, the raw materials for beer production are barley, hops, water, and yeast, but most brewers use also different adjuncts. During the alcoholic fermentation, the contribution of aroma compounds from other ingredients to the final beer flavor depends on the wort composition, on the yeast strain, and mainly on the process conditions. In this context, banana can also be a raw material favorable to alcoholic fermentation being rich in carbohydrates and minerals and providing low acidity. In this work, the objective was to evaluate the performance of wort adjusted with banana juice in different concentrations. For this, static fermentations were conducted at 15 degrees C at pilot scale (140 L of medium). The addition of banana that changed the concentration of all-malt wort from 10 degrees P to 12 and 15 degrees P were evaluated (degrees P is the weight of the extract or the sugar equivalent in 100 g solution, at 20 degrees C). The results showed an increase in ethanol production, with approximately 0.4 g/g ethanol yield and 0.6 g/L h volumetric productivity after 84 h of processing when concentrated wort was used. Thus, it was concluded that banana can be used as an adjunct in brewing methods, helping in the development of new products as well as in obtaining concentrated worts.

Surface modification of bovine bone ash prepared by milling and acid washing process

Bovine bone ash is the main raw material for fabrication of bone china, a special kind of porcelain that has visual and mechanical advantages when compared to usual porcelains. The properties of bone china are highly dependent on the characteristics of the bone ash. However, despite a relatively common product, the science behind formulations and accepted fabrication procedures for bone china is not completely understood and deserves attention for future processing optimizations. In this paper, the influence of the preparation steps (firing, milling, and washing of the bones) on the physicochemical properties of bone ash particles was investigated. Bone powders heat-treated at temperatures varying from 700 to 1000 degrees C were washed and milled. The obtained materials were analyzed in terms of particle size distribution, chemical composition, density, specific surface area, FTIR spectroscopy, dynamic electrophoretic mobility, crystalline phases and scanning electron microscopy. The results indicated that bone ash does not significantly change in terms of chemistry and physical features at calcination temperatures above 700 degrees C. After washing in special conditions, one could only observe hydroxyapatite in the diffraction pattern. By FTIR it was observed that carbonate seems to be mainly concentrated on the surface of the powders. Since this compound can influence in the dispersion stability, and consequently in the quality of the final bone china product, and considering optimal washing parameters based on the dynamic electrophoretic mobility results, we describe a procedure for surface cleaning. (c) 2009 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. All rights reserved.

Traceability system in cod fishing

The objective of this research was to examine how various factors in Icelandic cod fishing can influence the quality of the raw material, using traceability systems to link these factors, and how transfer that knowledge and techniques to the Brazilian seafood industry. Data were collected in 2007 and analysed, to find a functional relationship between various quality factors. The analysis, showed, that there is a correlation between the number of parasites in the fillets and location of the fishing ground. It also showed that fishing ground and volume in haul can influence gaping, and that fillet yield differs between fishing grounds. These conclusions could only be drawn because of the ability to trace the fish from catch and all the way through processing. Recommendations drawn from this research to the Brazilian Competent Authority are to revise the countries fisheries legislation in order to enable the implementation of a traceability system that could be used as a tool to improve the quality of the raw material. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A survey on the sanitary condition of commercial foods of plant origin sold in Brazil

The objective of the study was to evaluate the hygienic conditions and practices of commercial foods of plant origin in establishments and street marketed by street vendors in cities in the State of Rio de Janeiro, Brazil. Forty different sales points were evaluated (establishments that prepared and sold fruit juices and street vendors that commercialized fresh coconut water, sugarcane juice and orange juice) using a questionnaire with 12 items, divided into three blocks (salesmen/handlers, operations, installations). The results indicated that the activities related to the commerce of fruit beverages in the cities of Sao Goncalo and Rio de Janeiro required the elaboration of a set of actions by the Sanitary Vigilance Agency in order to improve the hygienic and sanitary level and minimize health risk to consumers. Important requirements in the legislation relevant to this type of food are still not followed; adequate packaging and storage of the raw material, obtaining the raw material from registered suppliers, hygiene of the handlers and adequate management of wastes produced during the activities in question are amongst the main items deserving attention. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A Validated Reverse-phase HPLC Analytical Method for the Quantification of Phenolic Compounds in Baccharis dracunculifolia

Introduction - Baccharis dracunculifolia, which has great potential for the development of new phytotherapeutic medicines, is the most important botanical source of the southeastern Brazilian propolis, known as green propolis on account of its color. Objective - To develop a reliable reverse-phase HPLC chromatographic method for the analysis of phenolic compounds in both B. dracunculifolia raw material and its hydroalcoholic extracts. Methodology - The method utilised a C(18) CLC-ODS (M) (4.6 x 250 mm) column with nonlinear gradient elution and UV detection at 280 nm. A procedure for the extraction of phenolic compounds using aqueous ethanol 90%, with the addition of veratraldehyde as the internal standard, was developed allowing the quantification of 10 compounds: caffeic acid, coumaric acid, ferulic acid, cinnamic acid, aromadendrin-4`-methyl ether, isosakuranetin, drupanin, artepillin C, baccharin and 2,2-dimethyl-6-carboxyethenyl-2H-1-benzopyran acid. Results - The developed method gave a good detection response with linearity in the range 20.83-800 mu g/mL and recovery in the range 81.25-93.20%, allowing the quantification of the analysed standards. Conclusion - The method presented good results for the following parameters: selectivity, linearity, accuracy, precision, robustness, as well as limit of detection and limit of quantitation. Therefore, this method could be considered as an analytical tool for the quality control of B. dracunculifolia raw material and its products in both cosmetic and pharmaceutical companies. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Nuclear Quadrupole Resonance: A Technique to Control Hydration Processes in the Pharmaceutical Industry

Pharmaceuticals can exist in many solid forms, which can have different physical and chemical properties. These solid forms include polymorphs, solvates, amorphous, and hydrates. Particularly, hydration process can be quite common since pharmaceutical solids can be in contact with water during manufacturing process and can also be exposed to water during storage. In the present work, it is proved that NQR technique is capable of detecting different hydrated forms not only in the pure raw material but also in the final product (tablets), being in this way a useful technique for quality control. This technique was also used to study the dehydration process from pentahydrate to trihydrate.

Effect of biostimulant application on production and flavonoid content of marigold (Calendula officinalis L.)

The production of medicinal plants as raw material for industry must associate quality with biomass formation and, with this purpose, the application of plant growth regulators has been studied in these crops. The objective of this study was to evaluate the effect of a biostimulant on growth, inflorescence production and flavonoid content in marigold. The experiment was conducted in a greenhouse and the treatments consisted of increasing doses of the biostimulant (0, 3, 6, 9, 12 and 15 mL L-1) applied by foliar spraying in ten consecutive applications. The experiment was arranged in a completely randomized design, with six treatments and ten repetitions. The number of leaves and flowerheads and dry matter of roots increased linearly with increasing doses of the growth promoter, with 20%, 36.97% and 97.28% increases, respectively, compared with the control. The total dry mass and shoot dry mass showed maximum values at the highest dose tested of 15 mL L-1 (with increases of 40.09% and 46.30%, respectively). Plant height and flavonoid content reached the highest values at a dose of 6 mL L-1. The biostimulant promoted the development of marigold and positively influenced the synthesis of the secondary compound of medicinal interest. Among the tested doses, the application of rates between 6 and 9 mL L-1 of the biostimulant is recommended for more efficient large-scale production of marigold.

Controlo de águas do processo e optimização da produção de papel

Na Fábrica de Papel da Ponte Redonda fabricam-se sacos de papel multi-folhas e papel reciclado do tipo Kraft. Tendo em consideração a primeira actividade, é de grande interesse optimizar o processo de fabrico de papel com vista a incorporara a máxima taxa de papel produzido internamente nas diferentes camadas dos sacos de papel. Os papéis de maior interesse são os do tipo Fluting e Liners, tendo sido produzidos em 2010 um total de 4,9 mil toneladas, ou seja 90% de todo o papel fabricado em 2010, correspondendo a a 4 mil toneladas de papéis do tipo Liners e 0,9 mil toneladas para os papéis do tipo Fluting. Nos papéis do tipo Liners incluem-se os papéis do tipo Test-Liner e Kraft-Liner, representando em termos produtivos valores idênticos. No âmbito deste trabalho, em que se pretendeu controlar as águas do processo e optimizar a produção de papel, foram introduzidos uma unidade de flutuação e um sistema que permitisse regular a consistência da suspensão fibrosa à entrada da máquina do papel, e foram ainda estudadas as possibilidades de adição de produtos químicos para melhorar as características da pasta assim como um tratamento microbiológico mais eficaz para todo o processo. Para se avaliar se as medidas implementadas teriam um impacto positivo na qualidade desses dois tipos de papéis, desenvolveu-se o trabalho em duas fases: a primeira envolve a introdução de um sistema de flutuação e de um sistema de controlo de consistência da pasta, assim como a selecção de produtos químicos a adicionar ao processo. A segunda fase consistiu na avaliação do efeito destas medidas nas características do papel fabricado. Para o efeito foram escolhidos dois tipos de papel e de diferentes gramagens, nomeadamente Test-Liner de 80 g/m2 e Fluting de 110 g/m2. Introduziu-se um flutuador com o objectivo de tratar parte das águas do processo de fabrico com vista a serem reutilizadas em determinadas aplicações possíveis para a qualidade da água obtida (lavagens e água do processo), de modo a conseguir-se uma poupança de água, assim como aproveitar-se as lamas resultantes, ricas em fibra de celulose, para utilizá-las como matéria-prima. Foi introduzido um regulador de consistência no processo da Ponte Redonda com o objectivo de alimentar de uma forma constante a consistência da pasta à entrada da máquina do papel proporcionando uma melhor formação da folha, devido à ligação entre fibras, na direcção máquina e direcção transversal. Esse sistema inovador é um Regulador de Consistência que vem proporcionar à máquina do papel uma alimentação em fibra mais constante. O fabrico de papel apenas a partir de fibras de celulose não permitirá obter um papel com as características desejadas para a sua utilização. Para corrigir estas deficiências, são adicionados produtos químicos para atribuir ou melhorar as propriedades dos papéis. Desta forma considerou-se interessante introduzir no processo um agente de retenção numa fase posterior à preparação da pasta e antes da chegada à máquina de papel, de forma a melhorar as características da suspensão fibrosa. Assim foi implementado um sistema cuja eficácia foi avaliada. Concluiu-se que com a sua implementação a máquina de papel apresentou melhores resultados na drenagem e na turbidez da água removida, significando uma água com menor teor de matéria suspensa e dissolvida, devido à melhor agregação das fibras dispersas na suspensão fibrosa, levando a um aumento da drenagem e consequentemente melhor eficiência das prensas e secaria. Foi também elaborado um estudo para introdução de um sistema de tratamento microbiológico em todo o processo de fabrico de papel, devido à existência de microorganismos prejudiciais ao seu fabrico. Concluiu-se que a água clarificada proveniente do flutuador apresentou qualidade aceitável para os objectivos pretendidos. No entanto, considerando a eficiência de 26,5% na remoção de sólidos suspensos será necessário mais algum tempo de utilização da água clarificada, cerca de um ano, para avaliar se esta terá algum efeito prejudicial nos equipamentos. Verificou-se que devido à existência de microrganismos em todo o processo de fabrico de papel será necessário efectuar lavagens aos tinões, tanques e circuitos com alguma regularidade, aproveitando-se as paragens do processo assim como implementar um sistema de tratamento microbiológico mais eficaz. Em resultado das medidas implementadas concluiu-se que os papéis produzidos apresentaram melhorias, tendo-se obtido melhores resultados em todos os ensaios de resistência. No papel do tipo Test-Liner destacam-se os bons resultados nos ensaios de superfície, Cobb60 e rebentamento. No caso do parâmetro do Cobb60, foi um resultado surpreendente visto que por norma este tipo de papéis reciclados não suportam este ensaio. Concluiu-se também que as medidas implementadas proporcionaram uma melhor agregação e ligação entre fibras, e melhor formação da folha na máquina do papel proporcionando aos papéis propriedades físico-mecânicas mais interessantes.

Reutilização das águas de tingimento utilizando a Nanofiltração

Este trabalho na área dos processos físicos de separação por membranas, nomeadamente, a nanofiltração (NF), tem como objectivo principal a recuperação dos efluentes resultantes das águas da 3ª lavagem utilizadas na operação de tingimento de fibras de algodão, com corantes reactivos. Estão inerentes as problemáticas: da escassez da água como matéria-prima na vertente de água potável; da diminuição de efluentes que necessitam de tratamentos devido à sua carga poluente; da recuperação sempre que seja viável dos produtos químicos adicionados nesta fase de tratamento das fibras de algodão e por último e não menos importante, da energia contida nestes efluentes que vão para o esgoto a temperaturas na ordem dos 50 ºC. A metodologia adoptada na realização deste trabalho consistiu, inicialmente num estudo sobre os trabalhos realizados até hoje nesta área, seguindo-se a recolha dos efluentes na empresa ―Estamparia Têxtil Adalberto Pinto da Silva, S.A.‖ (ETAPS) e posterior estudo da recuperação dos efluentes em causa pelo processo de NF utilizando a membrana NF270-2540 da empresa FILMTEC. Os efluentes estudados no presente trabalho continham corantes reactivos sendo um corante azul-claro (CAC) de composição (Amarelo Bril Remazol GL 150% + Azul Brilhante Remazol BB 133% + Azul Turqueza Remazol G) e o outro corante azul-marinho (CAM) de composição (Preto Remazol B 133% + Vermelho Remazol RGB + Amarelo Ouro Remazol RGB). Estes estudos de recuperação compreenderam basicamente 3 fases: caracterização do efluente recolhido na empresa; tratamento desse efluente utilizando uma instalação piloto de NF de fluxo cruzado ou também conhecido por membrana de fluxo tangencial instalado no Laboratório de Tecnologia (LT) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), e caracterização dos permeados e dos rejeitados obtidos. A análise de resultados do presente trabalho permitiu concluir ser possível a recuperação e reutilização das 3ª águas de lavagem do processo de tingimento quando tratadas pelo processo de NF a pressões de operação de 6 bar. Nestas circunstâncias os permeados obtidos (tanto no efluente com corante azul-claro como no efluente com corante azul-marinho) apresentam valores, em todos os parâmetros estudados, significativamente abaixo dos valores limites recomendáveis para uma água de abastecimento na Industria Têxtil (IT). Salienta-se reduções mais expressivas nos permeados do corante CAM, com vários parâmetros a sofrerem reduções no intervalo de 98 a 100%, nomeadamente, na cor, turvação, CQO, dureza total, alumínio e manganês. Os resultados obtidos para as pressões de operação de 4 e 8 bar mostram alguns parâmetros com valores acima dos recomendados para uma água de abastecimento na Indústria Têxtil, nomeadamente a cor no corante CAC quando se opera a 4 bar e no corante CAM quando se opera a 8 bar e os sulfatos e ferro no CAM à pressão de 4 bar. Estes resultados mostram ser possível a reutilização da água na própria instalação industrial, trazendo um benefício económico e ambiental, pela redução no consumo de água fresca e energia, além da redução do volume de efluentes que necessitam ser tratados, estando na mesma linha de pensamento de Gross et al (1999), que refere que o uso de membranas para o tratamento de efluentes do processo de tingimento tem como principal objectivo a viabilidade económica, a redução no consumo de água, de sais, de corantes e energia, bem como, a redução do volume de efluentes a ser tratado.

Avaliação da influência de antioxidantes na estabilização de biodiesel

O biodiesel é uma fonte de energia renovável, que se pode obter pela transformação dos resíduos domésticos, e é ambientalmente inócuo, e fácil de transportar, pois tem um ponto de fulgor elevado. Atualmente tem-se focado a atenção nos efeitos da oxidação do biodiesel causados pelo contato com o ar ambiente durante o seu armazenamento. Os produtores, fornecedores e consumidores, pretendem garantir que a qualidade do biodiesel e das suas misturas com combustíveis destilados do petróleo, mantém-se durante longos períodos de armazenamento. A maioria dos óleos vegetais e das gorduras animais, usados como matéria – prima, são triacilgliceróis com grupos ácido gordos de cadeia longa (C16 – C18) ligados por ligações éster a uma estrutura de glicerol. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do ácido gálhico e seus derivados alquilo ésteres aumentando a resistência relativa à oxidação do ácido linoléico, inibindo a peroxidação ácido gordos de cadeia longa insaturados. Outro objetivo foi estudar a taxa de inibição da auto-oxidação do ácido linoleico. Foi, ainda estudado o efeito que a concentração do antioxidante, tinha na estabilidade do ácido linoleico. No caso do ácido gálhico verificou-se que o aumento para o dobro da concentração do antioxidante utilizada, obtinha-se quase o dobro da taxa de inibição da oxidação do ácido linoleico. A auto-oxidação de ácido linoleico é acompanhada pela formação do seu dieno conjugado, o qual foi medido sua absorvância, durante 7 dias, por espetrofotometria de absorção UV a 234 nm. Uma diminuição da taxa de formação de dieno conjugado, indica o aumento da atividade antioxidante do composto adicionado à micela de ácido linoleico. Os resultados obtidos permitem concluir que de todos os antioxidantes testados o galhato de butilo é o que possibilita uma maior inibição da oxidação do ácido linoleico para as duas concentrações de antioxidantes testadas (0,1 mM e 1mM), obteve-se uma percentagem de inibição do ácido linoleico de 54,0% e 63,6%, respetivamente. O estudo comparativo da estabilização do ácido linoleico com o antioxidante de referência, o butil -hidroxitolueno, mostrou que este composto tem um poder de estabilização inferior a qualquer dos antioxidantes estudados. Os resultados deste estudo demonstraram que a utilização de compostos fenólicos, em especial o galhato de butilo, constitui uma boa alternativa para a estabilização de matrizes lipídicas, nomeadamente de combustíveis como o biodiesel.

Contribuição para o conhecimento sobre o efeito da utilização de material pozolânico no fabrico de betão

O presente trabalho, realizado no âmbito da Tese de Mestrado, tem como principal objectivo estudar as características pozolânicas dos materiais da zona de Arganil para substituição parcial do cimento Portland com o objectivo de intensificar certas qualidades devido à diminuição da porosidade do betão. Estas qualidades são interessantes quando se procura maior durabilidade. Para tal, foram realizados diversos ensaios para a caracterização física, química e mineralógica dos produtos. Os metacaulinos utilizados foram obtidos de amostras de argila submetidas a calcinação (750oC, durante uma hora), processo que permitiu a desidroxilação quase total da matéria-prima, transformando esta numa fase amorfa e irreversível, com propriedades pozolânicas. São apresentados os resultados dos ensaios de caracterização da matéria-prima, das condições de calcinação e do produto resultante da desidroxilação, nomeadamente a determinação da pozolanicidade e superfície específica e das características fundamentais para a aplicabilidade do produto. Descreve ainda o emprego do metacaulino em betões de resistência convencional. Estudou-se a influência do emprego do metacaulino (15% de substituição de cimento, em massa) na resistência à flexão e à compressão (aos 28 dias) em argamassas e o emprego de metacaulino (10%, 15% e 20% de substituição de cimento, em massa) na resistência à compressão (3, 7 e 28 dias) no betão.

Produção de biodiesel mediante ecovalorização de óleos alimentares: otimização de estratégias de produção e de controlo de qualidade

Os biocombustíveis são combustíveis com origem em matérias-primas naturais e renováveis, como óleos vegetais, gorduras animais, óleos e gorduras residuais entre outros, utilizados como substitutos de combustíveis minerais, como o gasóleo ou gasolina. Esta alternativa aos combustíveis de origem fóssil, tem-se vindo a revelar cada vez mais atrativa, sobretudo devido aos seus benefícios ambientais, destacando-se entre ele s o facto de serem biodegradáveis, não tóxicos e emitirem menos gases aquando da sua combustão, não contribuindo deste modo para o aumento do efeito de estufa na atmosfera. Na execução do presente trabalho, assume-se como finalidade o desenvolvimento de procedimentos laboratoriais sistemático de modo, com o intuito de elaborar um controlo de qualidade para a produção do biodiesel que permita a implementação de novas medidas processuais melhorando a produção de biodiesel. Este trabalho é resultado do estágio no Ecoparque Braval Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos, S.A. Com a avaliação sistemática e contínua, tanto da matéria-prima usada na produção do biodiesel, como do produto final em si, através de procedimentos laboratoriais específicos para o efeito, visa-se que em distintas fases do processo de produção do biodiesel seja compreendido o que ocorre de forma efetiva, e assim se assumam medidas preventivas e corretivas com o intuito de melhorar a qualidade do produto final. Na elaboração deste trabalho foram também reunidos esforços no sentido de controlar as especificações do óleo à entrada das instalações e iniciar o controlo de qualidade do produto final através de análises comparativas elaboradas no laboratório da Unidade de Produção de Biodiesel do Ecoparque Brava! - Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos, S.A. Outra abordagem do trabalho em questão, incide no estudo do efeito da variação das condições operatórias, nomeadamente a razão molar metanol/óleo , quantidade de catalizador na produção de biodiesel, nomeadamente, na quantidade de glicerina obtida como subproduto da reação e na facilidade de separação de fases. Neste sentido, o trabalho proposto pretende controlar a qualidade da matéria-prima usada, a qualidade do produto final e apresentar os aspetos-chave que deve m ser considerados para urna melhor gestão do s recursos de produção do biocombustível.

Estudo da influência de parâmetros ambientais (Fe e N) na produtividade lipídica da microalga Chlamydomonas sp.

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Produção de biodiesel etílico por via enzimática a partir de óleo de milho transgénico

Mestrado em Engenharia Química