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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Hidrolise, com agua subcritica e CO2, do amido e celulose presentes no residuo de extração supercritica de gengibre (Zingiber officinale Roscoe) : produção de oligossacarideos
Title Alternative: Hydrolysis, with subcritical water and Co2, of the starch and cellulose gifts in the residue of supercritical extration of ginger (Zingiber officinale Roscoe): production of oligossacarids
Author: Moreschi, Silvania Regina Mendes
Advisor: Petenate, Maria Angela de Almeida Meireles, 1953-
Meirelles, Maria Angela de Almeida
Abstract: Resumo: A celulose e amido presentes em resíduos de plantas aromáticas, que já sofreram extração de seus óleos essenciais através de CO2 supercrítico, foram hidrolisados rapidamente com água subcrítica (AsC) e CO2, a fim de se obter oligossacarídeos. Celulose e amido não são solúveis em CO2 supercrítico, assim, permanecem no resíduo sólido após o processo de extração supercrítica (ESC). A etapa de ESC atua como um pré-tratamento para a hidrólise porque a pressão age sobre a matriz sólida, relaxando a estrutura do grânulo de amido, resultando num aumento da taxa de hidrólise. O gengibre (Zingiber officinalle Roscoe) contém aproximadamente 50% de amido, e a decomposição do amido de bagaço de ESC de gengibre foi efetuada num reator semi-contínuo, operando numa faixa de temperatura entre 132 - 200°C e pressões entre 80 ¿ 220 bar. A alimentação do reator constou de uma mistura de bagaço de gengibre e água (3:7). O CO2 foi utilizado para a pressurização do sistema. Para arrastar os produtos formados do reator foi utilizada uma vazão de CO2 de 7,48 × 10-5 kg s-1. O rendimento da hidrólise foi avaliado em relação ao teor de açúcares redutores formados. Os ensaios de hidrólise foram realizados num tempo de reação constante para procurar as condições de temperatura e pressão que maximizassem o grau de hidrólise e o rendimento. Os resultados foram analisados pela metodologia de superfície de respostas. Os testes de cinética de hidrólise foram realizados a 150 bar e a 176, 188 e 200 °C, mantendose constantes a razão de bagaço: água na alimentação e a vazão de CO2, e com os seguintes tempos de reação: 1, 5, 7, 9, 11 e 15 minutos. O maior grau de hidrólise (97,1% a 15 minutos de reação) e o maior rendimento em açúcares redutores (18,1% a 11 minutos de reação) foram estabelecidos para 200 °C. Diferentes misturas de oligossacarídeos com diferentes distribuições de massas moleculares foram obtidas, dependendo da temperatura e do tempo de reação. A hidrólise do bagaço de gengibre foi tratada como uma reação heterogênea com uma cinética global de primeira ordem em relação à concentração de amido, a qual resultou numa energia de ativação de 185,1 kJ mol-1 e um fator préexponencial de 5,8 × 1017s-1. Ensaios de hidrólise de gengibre e cúrcuma (Curcuma longa Linneu) frescos, gengibre seco, cúrcuma seca e bagaço de cana foram realizados nas melhores condições estabelecidas para o bagaço de gengibre (150 bar, 200 °C e 11 minutos)

Abstract: Cellulose and starch contained in aromatic-plant residues, which had been subjected to supercritical CO2 extraction, were hydrolyzed with subcritical water and CO2 to obtain oligosacharides. Cellulose and starch are not soluble in supercritical CO2; therefore, they remained in the solid matrix after the supercritical extraction. The extraction step acted as a pre-treatment step for hydrolysis because the pressure affected the solid matrix by relaxing the starch granule resulting, thus, increasing the rate of hydrolysis. Ginger (Zingiber officinale Roscoe) bagasse containing about 50% of starch was hydrolyzed in a semicontinuo reactor in the temperature range of 132 - 200°C and pressure range of 80 ¿ 220 bar. The reactor was filled with a mixture of ginger bagasse and water (3:7). The CO2 was used to pressurize the system. To withdraw the products from the reactor a CO2 flow rate of 7.48 × 10-5 kg s-1 was used. The hydrolysis yield was evaluated with respect to the amount of reducing sugars formed. The hydrolysis assays were done for a constant reaction time of 15 min to search for the condition of temperature and pressure that maximized the hydrolysis degree and the yield. The results were analyzed by the surface response methodology. The hydrolysis kinetics tests were performed at 150 bar and at 176, 188, and 200 °C. The kinetics tests were done keeping constant the ratio between ginger bagasse and water, as well as the CO2 flow rate; the following reaction times were evalueted: 1, 5, 7, 9, 11 and 15 min. The highest hydrolysis degree (97.1% at 15 min) and the highest yield (18.1% at 11 min) were stablished for 200 °C. Different oligosaccharide mixtures with different molecular mass distributions were obtained, depending on the temperature and on the reaction time. The ginger bagasse hydrolysis was treated as a heterogeneous reaction with a first-order global chemical kinetic, with respect to the starch concentration; resulting in an activation energy of 185.1 kJ mol-1 and a preexponential factor of 5.8 × 1017s-1. Hydrolysis of fresh ginger and turmeric (Curcuma longa Linneu), dried ginger, dried turmeric, and sugar-cane bagasse were performed at the best conditions established for ginger bagasse (150 bar, 200 °C and 11 min)
Subject: Gengibre
Hidrólise
Amido
Extração com fluído supercrítico
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2004
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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