Modelação de uma rede logística de recolha e transporte de resíduos de café

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão Industrial

Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis

Ao longo de décadas, as questões afectas à saúde e ambiente não fizeram parte da nossa consciência. E, com um estilo de vida cada vez mais consumista, tem-se observado um aumento significativo da produção de diversos bens e, consequentemente do seus resíduos. O café é um deles. E os resíduos de café são gerados em grandes quantidades,quer no seu estado puro, quer em invólucros metálicos, de papel ou combinações plástico/metal, quando resultantes de doses individuais. Deste modo, no âmbito da promoção de valores ecológicos e do cumprimento da legislação ambiental, cada vez mais exigente, medidas de intervenção para a gestão de resíduos de café têm sido estudadas, enquadrando-as com a realidade e com a viabilidade da sua aplicação. com base no estudo da viabilidade de produção de biocombustíveis a partir da matéria orgânica residual proveniente de diferentes cápsulas de café, que este trabalho visa contribuir para a resolução deste problema. Assim, após recuperação dos constituintes das cápsulas de café (invólucros metálicos e a borra de café), foi efectuada a extracção do óleo extraído e da borra de café (antes e após extracção). Numa fase seguinte, avaliou-se a potencialidade da utilização do óleo na produção do biodiesel, e da borra de café, na produção de bioetanol. Por fim, foi avaliada a composição metálica dos invólucros, tendo em vista a sua valorização. Para efectuar a caracterização da borra de café, foram avaliados diversos parâmetros de entre os quais se pode destacar, a razão carbono: azoto (C/N = 5) e o seu poder calorífico (PCS, entre 4619,2 e 4941 kcal/kg), o teor de celulose (13,5 - 14,8%) e o teor de lenhina total (33,6 e 32,5%). Relativamente ao óleo da borra de café, a sua extracção foi testada usando diversos solventes (hexano, etanol, isopropanol, octano, heptano, mistura de hexano e isopropanol nas proporções 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 (v/v), respectivamente). Dos 31 ensaios efectuados, a mistura de hexano e isopropanol, nas proporções de 5:5; foi aquela que permitiu obter os melhores resultados (21,54%) de óleo em 3h de tempo de contacto).

Estudo eletroquímico do dano oxidativo promovido por RNS e PAH e o efeito protetor de antioxidantes no ADN

No dia-a-dia, os organismos vivos estão sujeitos a vários tipos de agressões de origem endógena e exógena. A produção endógena exagerada de contaminantes que ocorre nos processos metabólicos dos seres vivos está intimamente associada ao aparecimento e desenvolvimento de várias patologias. Por outro lado, e devido às atividades antropogénicas, muitos contaminantes de origem ambiental e alimentar entram por via exógena no organismo dos seres vivos provocando igualmente danos a nível celular. De modo a protegerem-se dos efeitos pejorativos provocados por estes compostos, os organismos vivos desenvolveram mecanismos complexos de defesa antioxidante. Este trabalho consistiu no estudo eletroquímico do dano oxidativo induzido por contaminantes (PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), H2O2, NO• e HClO) e do efeito protetor, ao dano oxidativo, promovido por antioxidantes no material baseado no ADN recorrendo à utilização de um biossensor de bases púricas, adenina-EPC (elétrodo pasta de carbono) e dA20-EPC, utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ) como técnica de deteção. A aplicação da eletroquímica apresenta várias vantagens para a quantificação da capacidade antioxidante total (CAT) pois, permite a redução da quantidade de reagentes e amostra em análise, elimina a etapa de remoção de cor (a cor é um interferente nos métodos óticos) e não requer equipamentos dispendiosos. Foram seguidas diferentes abordagens para a construção dos biossensores. A primeira consistiu na construção de um adenina-EPC em três etapas: i) condicionamento do EPC, ii) eletrodeposição da adenina no EPC e iii) leitura do sinal eletroquímico. Assim, foram otimizados diversos parâmetros: concentração de adenina (150,0 mg/L), potencial de condicionamento (Ec) (+ 1,80 V), potencial de deposição (Ed) (+ 0,40 V), tempo de condicionamento (tc) (180 s) e tempo de deposição (td) (240 s). Foi aplicado o adenina-EPC no estudo do dano oxidativo provocado por PAH (benzo (g,h,i) perileno) e constatou-se que era necessário transformar o benzo (g,h,i) perileno num radical para se possível observar danos oxidativos induzidos no biossensor. A nova estratégia consistiu na construção de um dA20-EPC, através da adsorção física de uma gota de dA20 na superfície do EPC, com posterior secagem e leitura do sinal eletroquímico. Neste procedimento foi otimizada a concentração de dA20 (100,0 mg/L). O dano oxidativo provocado pelo H2O2, NO• e HClO foi estudado sobre o dA20-EPC e verificou-se que os três contaminantes induziam dano oxidativo no dA20-EPC. Confirmou-se a capacidade do ácido ascórbico (AA) em proteger o dA20-EPC do dano oxidativo induzido por H2O2 e NO•. O biossensor desenvolvido (dA20-EPC) foi aplicado na avaliação da CAT de diferentes amostras reais (café, sumo de laranja e água aromatizada de laranja) usando-se como contaminantes o H2O2 e NO•. Todas as amostras analisadas apresentaram ter capacidade antioxidante. Quando se usou o dA20-EPC na presença de H2O2, verificou-se que as amostras de café apresentam valores mais elevados de CAT (1130-1488 mg AAE/L) do que as amostras de bebidas (110 mg AAE/L em água aromatizada e 775 mg AAE/L em sumo). Os valores de CAT obtidos para amostras de sumo e água aromatizada na presença de NO• indicam que a amostra de sumo possui maior teor de CAT (526 mg AAE/L) conforme era esperado, do que a amostra de água aromatizada (172 mg AAE/L).

Desenvolvimento de um processo de desmembramento e separação de cápsulas de café

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia e Gestão Industrial

Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Desenvolvimento de um blend de café com potencial impacte positivo para a saúde pública

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Qualidade Alimentar

Métodos inovadores para a bio-secagem do CDR produzido na linha de processo da unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) – Caso de estudo na VALNOR SA

A presente dissertação foca-se em métodos inovadores para a bio-secagem do Combustível Derivado de Resíduos (CDR) produzido na linha de Tratamento Mecânico de Biológico (TMB), na VALNOR SA. O CDR representa 25 a 35% dos resíduos indiferenciados tratados numa unidade de TMB e que resulta do refugo e rejeitados retirados na linha de triagem mecânica e no processo de afinação do composto orgânico. O CDR pode ser utilizado como combustível alternativo ao combustível fóssil em centrais de co-geração e/ou cimenteiras. No caso da indústria cimenteira, a secagem do CDR é fundamental (a humidade média é de 40 a 50% e, terá de se reduzir para 20% ou inferior) de modo a aumentar o seu Poder Calorífico Inferior (PCI), para maior eficiência energética no processo produtivo nos fornos do clínquer e dar cumprimento à redução de utilização dos combustíveis fósseis que a União Europeia pretende. Com este trabalho, contribuiu-se com mais um passo no sentido de se viabilizarem as melhores opções técnico-ambientais e económicas para se cumprirem os objetivos prioritários no domínio da valorização dos resíduos passando a ser um recurso ou produto. Com efeito a substituição do combustível fóssil por um combustível alternativo do tipo do CDR não só se traduz em benefícios ambientais, nomeadamente a redução de deposição em aterro, a redução das emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE) e o cumprimento dos objetivos e metas do Plano Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU) 2020, como também enquadra evidentes vantagens económicas enquanto recurso alternativo e minimiza o valor do instrumento financeiro da Taxa de Gestão de Resíduos (TGR) que se prevê aumentar significativamente até 2020 no que respeita à deposição de resíduos/refugos/rejeitados em aterro.

Preparação e caracterização de micropartículas de polissacarídeos produzidas por secagem por atomização para libertação controlada de fármacos

Neste trabalho trabalho produziram-se micropartículas de polissacarídeos contendo um fármaco anticancerígeno, o 5-Fluorouracil, ou um anti-inflamatório, a Prednisolona, utilizando como matrizes encapsulantes o quitosano e o FucoPol. As micropartículas foram produzidas pelo método de secagem por atomização (spray-drying). Foram estudados vários reticulantes biocompatíveis: o ácido glutâmico; o ácido cítrico e a lisina. As micropartículas produzidas foram caracterizadas em termos de morfologia, tamanho, propriedades químicas, propriedades térmicas, cristalinidade e eficiência de encapsulamento recorrendo a técnicas como microscopia electrónica de varrimento (SEM), Espectro de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), calorimetria diferencial de varrimento (DSC), difracção de raios-X (XRD) e espectroscopia UV. Os perfis de concentração foram obtidos realizando ensaios de libertação em dois meios distintos, em Suco Gástrico Simulado (pH=1,2) e Suco Intestinal Simulado (pH=6,8) e foram calculadas as velocidades de libertação para cada ensaio. Verificou-se que os ensaios com o fármaco modelo Prednisolona em matrizes de quitosano em meio ácido, pH=1,2, apresentam uma libertação mais lenta. Os reticulantes mais adequados para o quitosano são o ácido glutâmico para a libertação no estômago, a pH=1,2, e o ácido cítrico para a libertação no intestino, a pH=6,8. Em relação ao FucoPol, a concentração de reticulante mais adequada para ambos os meios de libertação revelou ser a de 50% em massa de lisina relativamente à massa de FucoPol.

EFEITO DA VELOCIDADE DE SECAGEM SOBRE A EMERGÊNCIA E VIGOR DE SEMENTES DE PUPUNHA (Bactris gasipaes Kunth)

As sementes de pupunha perdem rapidamente a viabilidade quando sua umidade é reduzida, dificultando o seu transporte e armazenamento. Para determinar o efeito da velocidade de secagem, as sementes de pupunha foram submetidas às seguintes condições: a) meio ambiente de laboratório; b) dessecador com sílical gel na proporção de 1:1 (por peso); c) dessecador com silica gel na proporção de 2:1. A cada dois dias, uma amostra de cada ambiente foi utilizada para testes de emergência e determinação da umidade. Conclui-se que: a) a viabilidade e o vigor das sementes de pupunha são dependentes da interação de sua umidade com a velocidade de secagem; b) a emergência e o vigor das sementes são afetados por pequenas reduções na sua umidade, além da velocidade com que esta é rebaixada; c) a secagem mais lenta favorece a emergência e o vigor das sementes de pupunha.

Caracterização da fluência em tração em betões autocompactáveis, com restrição da retração de secagem

No presente artigo apresentam-se os resultados de uma campanha experimental com vista à caracterização do comportamento viscoelástico de três amassaduras de betão auto- compactável com relações água-cimento distintas. O objetivo do estudo consiste emcaracterizar o fenómeno da fluência do betão em tração através da imposição de restrições à livre retração de secagem, recorrendo a um dispositivo inovador – ‘Variable Restraint Frame’ (VRF) – , desenvolvido especificamente para a realização deste tipo de ensaios. O VRF permite realizar ensaios em controlo de força e de deslocamento. Avaliaram-se as deformações de fluência em tração para betões autocompactáveis de três classes de resistência distintas, além de se apresentarem as restantes características mecânicas. O VRF apresenta algumas potencialidades inovadoras, que o distingue m dos seus congéneres, pois permite avaliar com uma precisão assinalável as deformações de fluência, além de possibilitar a caraterização da evolução do módulo de elasticidade do betão em tração ao longo da hidratação do cimento, bem como permitir a avalia ção da fluência em tração mesmo que ocorra a fissuração do provete.

Ocorrência de Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. em broca-do-café (Hypothenemus hampei, ferrari) no estado de Rondônia, Brasil1

Em trabalho efetuado visando o levantamento de inimigos naturais da broca-do-café (Hypothenemus hampei, Ferrari) no estado de Rondônia, verificou-se a ocorrência do fungo Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. conforme identificação da Embrapa Rondônia. Os frutos de café foram coletados em cafezais da cultivar Conilon (Coffea canephora), nos municípios de Rolim de Moura, Ouro Preto do Oeste e Machadinho do Oeste, Rondônia, nos meses de fevereiro a março de 2000. A percentagem média de infecção de B. bassiana em frutos broqueados variou de 0,23% a 0,47%, sendo menor que em outras regiões do Brasil.

Fendas de secagem em vigas de madeira: causas, efeitos na capacidade resistente e métodos de reparação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Influencia de los diferentes tipos de tostados, en el contenido de ocratoxina A, en café (Coffea arabica L.) de Córdoba, Argentina

La siguiente investigación se propone estudiar la relación entre los factores que determinan los distintos tipos de tostado de café (tiempo y temperatura) y el contenido final de ocratoxina A en muestras de granos de café verdes procedentes de Brasil y comercializados en Argentina (en el periodo 2009-2010). Las Ocratoxinas químicamente son un conjunto de siete derivados de la isocumarina unidos por enlace amida a fenilalanina. La OTA incrementa la formación de aductos, induce micronúcleos, intercambio de cromátidas hermanas y mutación génica en S. tiphimurium tras activación metabólica. Está clasificada por las IARC como posiblemente carcinógeno (2B) debido a que induce adenomas renales, carcinomas en rata y ratón, si bien los datos en humanos no son concluyentes

Efeito dos resíduos de café seco e fermentado por Monascus ruber no metabolismo de camundongos Apo E

FUNDAMENTO: A aterosclerose é uma doença inflamatória crônica de origem multifatorial que ocorre em resposta à agressão endotelial. O fungo Monascus ruber apresenta atividade hipocolesterolêmica e polifenóis presentes no resíduo de café apresentam atividade antioxidante, podendo auxiliar na prevenção de doenças cardiovasculares. O resíduo de café possui quantidade significativa de açúcares fermentescíveis, constituindo-se em substrato apropriado para o cultivo de fungos. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dos resíduos de café seco e fermentado por Monascus ruber no metabolismo lipídico de camundongos knockout Apo E. MÉTODOS: O ensaio biológico foi realizado com 30 camundongos knockout para o gene Apo E, divididos em cinco grupos e submetidos a diferentes tratamentos. Foi realizada a prospecção fitoquímica e quantificação de compostos fenólicos dos resíduos fermentado e sem fermentar. O soro dos animais foi analisado utilizando kits enzimáticos e o tecido aórtico incluso em parafina e corado com H/E para realização da análise histopatológica. RESULTADOS: O resíduo de café sem fermentar 2%, em relação ao grupo controle, diminuiu em 42% o nível sérico de triacilgliceróis e em aproximadamente 41% a fração VLDL-c. Os grupos dos animais alimentados com 10% de resíduo não fermentado e 2% de resíduo fermentado diminuíram a área de lesão 10,5% e 15,4%, respectivamente, quando comparados ao controle. O resíduo fermentado apresentou um teor de compostos fenólicos superior ao resíduo não fermentado. CONCLUSÃO: O presente estudo mostra que a fermentação do resíduo de café apresenta potencial efeito benéfico sobre as doenças cardiovasculares, especialmente a aterosclerose.