fabricação da gelatina
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA
EEssttuuddooddaaoobbtteennooddeeGGeellaattiinnaaaappaarrttiirrddeeRRaassppaaWWeett--BBlluuee
ddaaIInnddssttrriiaaddeeCCuurrttuummeess
SILVANA CLUDIA PEREIRA ARAJO MOREIRA
Mestrado em Engenharia Qumica
Ramo Tecnologias de Proteco Ambiental
Dezembro 2008
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Agradecimentos
Agradeo a todos os que contriburam, directa ou indirectamente, para a
realizao deste trabalho no podendo, contudo, deixar de mencionar alguns
nomes que, excedendo as minhas expectativas, me auxiliaram ao longo do
desenrolar deste projecto.
Em primeiro lugar, gostaria de expressar o meu profundo
agradecimento ao Eng. Antnio Alfredo Crispim, pela viso,
perseverana e orientao cientfica. Pelo empenho, amizade, incentivo
e disponibilidade: muito obrigada!
Ao Eng. Gilberto Pinto, agradeo o apoio prestado, e a disponibilidade
demonstrada,
As minhas colegas Tnia e Paula, porque contriburam para o
desenvolvimento deste trabalho, agradeo pelo tempo, e pelo trabalho
que me dispensaram.
A todas aquelas pessoas que colaboraram comigo no aperfeioamento
do trabalho: obrigada.
Por ultimo, um agradecimento muito especial aos meus pais Rosrio e
Manuel, ao meu irmo Joo, e aos meus avs Emlia e Fernando Por
terem sempre acreditado e apostado em mim, pela confiana, pela
compreenso, e pelo apoio incondicional
O Conhecimento o nico recurso econmico que faz Sentido.
Peter Drucker
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Resumo
A indstria dos curtumes uma das mais antigas e tradicionais, mas tambm
bastante problemtica. De facto, as quantidades de resduos gerados so to grandese os seus constituintes to diversos que se tornou necessrio encontrar tcnicas de
tratamento que permitam reduzir drasticamente o volume de resduos
Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de metodologias de
recuperao da gelatina a partir de raspa Wet-Blue, com vista sua valorizao.
Assim sendo, realizou-se a extraco da gelatina dos resduos de couro por via
qumica, atravs de um processo de Hidrlise Alcalina. Estudou-se a influncia dealguns dos principais parmetros sobre a eficincia do processo de extraco da
gelatina, tais como: a concentrao do material utilizado na Hidrlise Alcalina, o tempo
de extraco e ainda a temperatura qual a Hidrlise realizada.
Mostrou-se que as condies ideais para a hidrlise so uma temperatura de
80C, um tempo de contacto de 2 horas e a utilizao de uma quantidade de xido de
Magnsio correspondente a 12% da massa da raspa tripa a tratar, e obteve-se como
resultado uma fase orgnica com baixa concentrao de crmio e uma lama rica nomesmo elemento.
Estudou-se o efeito da adio de duas enzimas sobre o processo de extraco.
Os produtos desenvolvidos foram testados escala semi-piloto com resultados
positivos. Obtiveram-se rendimentos de primeira extraco de gelatina da ordem dos
63,5%, com utilizao de 1% da enzima Oropon WB, e 25,18% na segunda extraco.
A digesto final da raspa wet-blue possvel, com NaOH e Ca(OH)2, obtendo-se dois
produtos com potencial na indstria de curtumes: um bolo de crmio e um hidrolisado
proteico.
A gelatina obtida, aps reduo da salinidade por permuta inica, e
concentrao, tem potencial para ser utilizada como produto em vrias indstrias.
Palavras-chave:
Raspa Wet-Blue, Hidrlise Alcalina, Gelatina, Hidrolisado Proteico, Bolo de Crmio
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Abstract
The Leather Industry is one of the oldest and most traditional, but also strongly
problematic in the environmental aspect, not only by its weight in the set of theprocessing industry, but mainly because of the high amount of waste (both liquid and
solid) that produces (some of them really dangerous). Nonetheless, some of this waste
can be treated and transformed.
The purpose of this work has been studying new methodologies for recovering
gelatin from Wet-Blue shavings.
In that way, we investigated the technical conditions making possible the
production of gelatin. We studied the influence of some parameters in afecting the
efficiency of the alkalyne hidrolysis, such as: the concentration of Magnesium oxide,
the temperature and the extration time.
We were able to confirm that the best extration time is 2h, a quantity of
Magnesium Oxide that represents 12% of the wet-blue shavings added to treatment,
and a temperature of 80C. This conditions lead to an organic phase (gelatin) with
negligeble amount of chromium, and a wet cake high on chromium.
This process has been studied in an semi-pilot way, with positive results. We
used an enzimatic process (added 1% Oropon WB) and obtained gelatin with a yield of
63,5% for the first extration, and 25,2% for the second extration.The final digestion of
the wet cake that results from second extration is possible, and leads to a chromium
cake, and a protein Hidrolysate, both with potencial to be reinstated in the leather
industry processes.
The gelatin we obtained, after a reducion of its salinity, by a ion Exchangeprocess, and after being concentrated, can be used as a product in several diferent
industries.
Keywords:
Wet-Blue Shavings, Alkaline Hydrolysis, Gelatin, protein Hidrolysate, Chromium cake
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ndice
1. Introduo ..................................................................................................................... 1
1.1. A Indstria Dos Curtumes ...................................................................................... 1
1.1.1. Couro: Breve Histrico ................................................................................... 1
1.1.2. O Processo De Transformao Das Peles Em Couro .................................... 2
1.2. Aspectos E Impactos Ambientais Da Industria Dos Curtumes ..............................11
1.2.1. Efluentes Lquidos .........................................................................................13
1.2.2. Resduos Slidos ..........................................................................................15
1.2.3. Emisses Gasosas ........................................................................................17
1.2.4. Destino Dos Resduos ...................................................................................181.3. Os Resduos De Couro Curtidos Ao Crmio (Rccc) ..............................................20
1.3.1. Hidrlise Alcalina ...........................................................................................20
1.3.2. Tratamentos Enzimticos ..............................................................................20
1.4. A Gelatina .............................................................................................................26
1.4.1. Aplicaes Da Gelatina .................................................................................29
1.4.2. Pr-Tratamento Da Matria-Prima.................................................................31
1.4.3. Tipos De Gelatina ..........................................................................................31
1.4.4. Parmetros Em Anlise .................................................................................321.5. Objectivos Do Trabalho .........................................................................................34
2. Descrio Experimental ...............................................................................................35
2.1. Instalao Experimental ........................................................................................35
2.1.1. Hidrlise Alcalina ...........................................................................................35
2.2. Materiais E Reagentes ..........................................................................................36
2.2.1. Materiais .......................................................................................................36
2.2.2. Reagentes .....................................................................................................37
2.3 Procedimento Experimental ...................................................................................37
2.3.1. Caracterizao Das Aparas De Couro ...........................................................37
2.3.2. Hidrlise Alcalina Com Uma S Extraco ....................................................37
2.3.3. Flow-Sheet Para O Processo ........................................................................38
2.3.4. Tratamento Enzimtico..................................................................................38
2.3.5. Flow-Sheet Para O Processo ........................................................................40
3. Resultados E Discusso ..............................................................................................41
3.1. Caracterizao Da Amostra Inicial ........................................................................41
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3.2. Optimizao Das Condies Operatrias ..............................................................42
3.3. Tratamento Com Enzimas .....................................................................................55
3.4. Estudo Do Rendimento De Uma Segunda Extraco ...........................................58
3.5. Estudo Do Processo ptimo Numa Escala Maior .................................................61
3.6. Caracterizao Da Gelatina Obtida .......................................................................63
4. Processo Proposto .......................................................................................................65
4.1. Descrio Do Processo .........................................................................................66
4.2. Balano Material ...................................................................................................67
4.2.1. Primeira Extraco ........................................................................................67
4.2.2. Segunda Extraco .......................................................................................68
4.2.3. Digesto Final ...............................................................................................68
4.2.4. Balano Global ..............................................................................................69
5. Concluses E Recomendaes ...................................................................................71
6. Nomenclatura ..............................................................................................................72
7. Bibliografia ...................................................................................................................73
8. Referncias Bibliogrficas ............................................................................................75
ndice de Figuras
Figura 1 Recepo da matria-prima peles salgadas ................................................. 4
Figura 2 Grupo de fules operao de carga de peles para processamento .............. 4
Figura 3 Ajuste de sua espessura dos couros recm-curtidos ao crmio Wet-Blue ...... 6
Figura 4 Raspa Wet-Blue, para armazenamento e/ou destinao posterior .................. 7
Figura 5 Cdigo LER para os Resduos da Industria do Couro .....................................13
Figura 6 Carga poluente da indstria de curtumes ........................................................16
Figura 7 Enzima, complexo Enzima-Substrato e Produto .............................................21Figura 8 1) Reaco bioqumica normal; 2) Catalisao enzimtica .............................21
Figura 9 Efeito da Temperatura ....................................................................................22
Figura 10 Efeitos do pH ................................................................................................23
Figura 11 A velocidade de reaco aumenta com a concentrao do substrato...........24
Figura 12 Aco enzimtica afectada pela concentrao do substrato.........................24
Figura 13 Variao da concentrao de enzima com o tempo......................................24
Figura 14 Exemplo de um cofactor ...............................................................................25
Figura 15 Colagnio ......................................................................................................26Figura 16 Estrutura do Colagnio .................................................................................27
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Figura 17 Pontes de hidrognio inter-hlice ..................................................................27
Figura 18 Entrecruzamento das molculas de colagnio ..............................................28
Figura 19 Exemplos do campo de aplicao da gelatina ..............................................29
Figura 20 Exemplo da aplicao de gelatina na industria fotogrfica: pelculas ............30
Figura 21 Exemplo de utilizao da gelatina na industria farmacutica.........................30
Figura 22 Equipamento que avalia o efeito blooming ....................................................32
Figura 23 Aparas de Wet-Blue antes da triturao........................................................35
Figura 24 Aparas de Wet-Blue aps.............................................................................35
Figura 25 Agitador orbital termostatizado tipo estufa....................................................35
Figura 26 Matrazes no interior do agitador para realizao da hidrlise alcalina...........35
Figura 27 Filtrao da mistura resultante da hidrlise alcalina ......................................35
Figura 28 Aspecto geral da fase orgnica: gelatina.......................................................36
Figura 29 Pormenor da gelatina ....................................................................................36
ndice de Fluxogramas
Fluxograma 1 Esquema de fabrico do couro .................................................................. 2
Fluxograma 2 Fases de fabrico duma indstria de curtumes ao crmio ... 9
Fluxograma 3 Processo Proposto .. 64Fluxograma 4 Primeira Extraco .. 66
Fluxograma 5 Segunda Extraco . 67
Fluxograma 6 Tratamento final com NaOH e Ca(OH)2 .. 67
Fluxograma 7 Esquema representativo do balano global 69
ndice de Grficos
Grfico 1 Resultado de um teste de fora bloom ..........................................................33
Grfico 2 Determinao da fora de ruptura .................................................................33
Grfico 3 Caracterizao da amostra inicial..................................................................42
Grfico 4 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 60C durante 3h.................44
Grfico 5 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 60C durante 6h.................45
Grfico 6 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante3h..................46
Grfico 7 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 6h.................47
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Grfico 8 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 70C durante 4,5h..............48
Grfico 9 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 5h.................49
Grfico 10 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 2h...............50
Grfico 11 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 3,5h............51
Grfico 12 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 4h...............52
Grfico 13 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 2h...............53
Grfico 14 Rendimento da gelatina obtida com extraco a 80C durante 3h...............54
Grfico 15 Avaliao da influncia da adio de Pepsina no rendimento da gelatina
obtida com extraco a 80C durante 2h.........................................................................55
Grfico 16 Efeito da variao da massa de Pepsina no rendimento de extraco da
gelatina ............................................................................................................................56
Grfico 17 Avaliao da influncia da adio de Oropon WB no rendimento da gelatina
obtida com extraco a 80C durante 2h.........................................................................57
Grfico 18 Efeito da variao da massa de Oropon WB no rendimento de extraco da
gelatina ............................................................................................................................58
Grfico 19 Rendimento da gelatina obtida no ensaio semi-piloto nas condies do
ptimo: extraco a 80C durante 2h
...............................................................................59
Grfico 20 Rendimento da gelatina obtida numa segunda extraco nas condies do
ptimo: extraco a 80C durante 2h...............................................................................60
Grfico 21 Efeito da variao da massa de MgO no rendimento da segunda extraco,
nas condies do ptimo: extraco a 80C durante 2h..................................................61
Grfico 22 Comparao entre os rendimentos da primeira e segunda extraco.........62
Grfico 23 Viscosidade da gelatina obtida....................................................................63
ndice de Tabelas
Tabela 1 Principais impactos ambientais causados pelo processo produtivo de
curtumes .........................................................................................................................11
Tabela 2 Balano massa ao processo produtivo de um curtume ..................................12
Tabela 3 Valores mdios relativos a parmetros medidos nos efluentes brutos de
curtumes dados em Kg/ton pele ...................................................................................13
Tabela 4 Aproveitamento e valorizao dos resduos curtidos ao crmio .....................19
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Tabela 5 Determinao do teor de Humidade e do teor em matria Orgnica e Mineral
........................................................................................................................................41
Tabela 6 Determinao do Azoto Kjeldhal (TKN) ..........................................................42
Tabela 7 Determinao do teor em xido de Crmio ...................................................42
Tabela 8 - Nveis dos factores usados no primeiro plano factorial....................................43
Tabela 9 - Nveis dos factores usados no segundo plano factorial ...................................49
Tabela 10 - Nveis dos factores usados no segundo plano factorial .................................52
Tabela 11 Caracterizao do Bolo de Crmio e do Hidrolisado Proteico ......................63
Tabela 12 Caractersticas da gelatina obtida ................................................................64
Tabela 13 Entradas no processo da primeira Extraco ...............................................67
Tabela 14 Sadas no processo da primeira Extraco ..................................................67
Tabela 15 Entradas no processo da segunda Extraco ..............................................68
Tabela 16 - Sadas no processo da segunda Extraco ..................................................68
Tabela 17 Entradas no processo de digesto final ........................................................69
Tabela 18 Sadas no processo de digesto final ...........................................................69
Tabela 19 Entradas no processo ..................................................................................69
Tabela 20 Sadas do processo .....................................................................................69
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1. Introduo
A indstria de curtumes, uma das mais antigas e com mais tradio em Portugal,
bastante problemtica em termos ambientais, no s pelo seu peso no conjunto da
indstria transformadora mas, sobretudo pela taxa elevada de desperdcios produzidos,
muitos dos quais de elevada perigosidade. Com efeito, admite-se que por cada tonelada
de peles tratadas, apenas 40% resulta em produtos finais comercializveis [1].
Nos ltimos anos, as presses ambientais e as constantes oscilaes no mercado
tm afectado a indstria do couro europeia de um modo significativo. Em Portugal, a
indstria do couro teve mesmo um crescimento significativo nos ltimos anos, no entanto,
este crescimento no foi devidamente acompanhado em termos de reduo do impacte
ambiental da indstria, da pesquisa cientfica, do desenvolvimento tecnolgico e mesmo
de estudos adequados de mercado [2].
1.1. A Indstria dos Curtumes
O Sector de Curtumes, em Portugal est essencialmente vocacionado para a
transformao de peles de bovinos adultos para a indstria de calado.
O abastecimento de peles em bruto realizado essencialmente nos mercados
internacionais, uma vez que a pecuria nacional no revela capacidade para satisfazer
com abundncia, regularidade e qualidade, as necessidades da indstria. Os produtos
qumicos so, na generalidade, adquiridos a empresas multinacionais instaladas no
nosso pas [2].
Em Portugal, esta actividade econmica compreende cerca de 91 unidades. A
produo nacional sofreu ao longo da dcada de 90, uma estagnao em termos de
produo e com uma ligeira tendncia de decrscimo nos ltimos anos[3].
Para alm da modernizao dos equipamentos e melhoria dos processos
produtivos, tambm a necessidade de cumprimento das normas comunitrias de
preservao do meio ambiente tem vindo a proporcionar o aparecimento de novos
desafios[4].
1.1.1. Couro: breve histrico
O couro no mais que a designao adquirida pelas peles animais (principalmente
de bovinos, sunos e caprinos), aps o seu curtume.
Na Grcia e Roma Antigas j existiam curtumes mas foram os rabes que, a partir
do sculo VIII, introduziram na Pennsula Ibrica a indstria do couro. Na altura, o couro
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era usado, entre outras aplicaes, para escrita nos pergaminhos (feitos com pele de
cabra, ovelha e bezerro).
As caractersticas naturais do couro conferem aos produtos que dele resultam, uma
vida razoavelmente longa e um constante embelezamento com o tempo[5].
1.1.2. O processo de transformao das peles em couro
A transformao das peles em couro data de h milhares de anos e tem como
objectivo principal torn-las resistentes, no biodegradveis e melhorar a sua aparncia.
O esquema seguinte apresenta o processo de fabrico do couro, desde as peles
frescas ou salgadas, at aos couros totalmente acabados.
Fluxograma 1 Esquema de fabrico do couro
Em funo da realizao parcial ou total das etapas de processamento
apresentadas, so obtidos vrios tipos de curtumes.
Curtume integrado resulta da realizao de todas as operaes apresentadas no
Fluxograma 1, desde o couro cru at o couro totalmente acabado
Curtume Wet-Blue resulta do primeiro processamento do couro, que vai desde o
couro cru at o primeiro curtume com crmio ou descanso/escorrimento aps o
curtume (o nome dado ao curtume resulta do aspecto hmido e cor azulada
conferida pela etapa de curtume com crmio)
Curtume semi-acabado resulta da utilizao do couro Wet-Blue como matria-
prima, para ser transformado em couro Crust. As etapas envolvidas vo desde oescorrimento ou rebaixamento at etapa de engorduramento ou estiramento
Conservaodas peles
Classificao epesagem
Molho Depilao eCaleiro
Lavagem
DescarnaMecnica
Desencalagem ePurga
LavagemPiquelagem eCurtume
Escorrimento Diviso e/ouRebaixamento
Neutralizao Recurtume
TingimentoEngorduramentoEscorrimentoe
Alisamento
Secagem
Acabamento Medio / Expedio
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Curtume de acabamento resulta da transformao do couro Crust em couro
acabado.
A qualidade dos couros depende de vrios factores, no s inerentes ao processo de
fabrico mas tambm relacionados com a criao dos animais, nomeadamente, o controlode parasitas, formas adequadas de identificao, conduo, alojamento e transporte dos
animais.
Para evitar que as peles fiquem sujeitas degradao por aco de microrganismos,
a pele deve ser submetida a um processo de conservao que pode ser efectuado de
vrias formas. utilizado o mtodo de Cura quando as peles necessitam de ser
armazenadas e/ou transportadas por um longo perodo de tempo (superior a um tempo
mximo de 12 horas, entre o abate e o processamento das peles para curtimento). Este
processo de conservao consiste no empilhamento das peles, intercalando-se camadasde sal entre elas.
Embora as peles salgadas apresentem boa resistncia aos microrganismos, a Cura
um processo de conservao que conduz desidratao das peles, visto que o sal
provoca a eliminao da gua e parte das protenas solveis, levando a uma diminuio
do peso em cerca de 25%.
Outro mtodo de conservao das peles utilizado, quando se trata de pequenas
quantidades, o arrefecimento ou secagem.
Se as condies de tempo e temperatura no justificarem a realizao de pr -tratamento, so denominadas verdes, com um peso de 35 a 40Kg por unidade.
Admite-se que a maioria das empresas segue, na tcnica de curtume uma sequncia
de operaes semelhante aqui descrita:
1.1.2.1. Recepo
As peles, normalmente compradas no estado verde salgado (peles em brutosubmetidas a um processo de conservao por sal aps esfola), so recebidas com um
controlo adequado de qualidade, do peso total e do peso por pea. Aps a recepo e
quando necessrio, as peles so aparadas sendo ento constitudos lotes para a
produo, com base na origem das peles e no seu peso por pea. Da aparao referida,
resultam resduos slidos vulgarmente designados por aparas em cabelo, sem qualquer
interesse comercial.
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Figura 1 Recepo da matria-prima peles salgadas[8]
1.1.2.2. Ribeira
Nesta fase, a pele submetida a uma srie de processos fsico-qumicos
(decorridos nos vulgarmente designados fules - Figura 2) e operaes mecnicas com o
objectivo de a preparar para o curtume.
Figura 2 Grupo de fules operao de carga de peles para processamento [8]
Destacam-se os seguintes:
Molho
Durante o Molho efectua-se o tratamento da pele num banho aquoso, no
sentido de lhe devolver o seu estado de inchamento e hidratao natural, e
eliminar sujidades, substncias proteicas solveis e agentes de conservao [2].
Caleiro
Tratamento da pele em meio alcalino, que visa a remoo dos plos e da
epiderme, bem como o relaxamento da estrutura fibrosa [4].
Descarna Mecnica
Remoo mecnica das gorduras aderentes pele e do tecido subcutneo,
por meio de um rolo de lminas. Durante esta operao gera-se um resduo slidonormalmente designado por aparas em tripa.
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Os resduos gerados nas fases anteriormente descritas possuem elevada
concentrao em gorduras, protenas, sais minerais, sulfuretos e gua, e tm carcter
biodegradvel.
1.1.2.3. Curtume
As peles provenientes da Ribeira seguem para a fase do Curtume, considerada o
processo central do processamento das peles. nesta operao que a estrutura do
colagnio modificada, atravs da reticulao das suas fibras.
Esta fase consiste basicamente nos seguintes processos:
Desencalagem
Eliminao da cal e produtos alcalinos do interior da pele atravs de
lavagens e produtos qumicos, anulando simultaneamente o inchamento alcalino
verificado no Caleiro [2]. Durante este processo, a pele neutralizada at um pH
de cerca de 8,0 [4], de modo a serem proporcionadas as condies ptimas para a
aco de enzimas proteolticas que iro degradar as protenas adjacentes
estrutura do colagnio.
Piquelagem
Tratamento com sal e cido em banho aquoso, de modo a reduzir o pH para
valores cidos (variam normalmente entre 2,5 e 4,5 conforme o agente de curtume
utilizado), preparando a pele para o curtume [1].
Curtume
Tratamento normalmente efectuado no mesmo banho de Piquelagem, com o
agente de curtume adequado, de modo a conferir pele determinadas propriedades,
especficas de cada caso.
O curtume ao crmio , sem dvida, o mais importante (em Portugal estima-se
que 90% do couro produzido seja curtido com sais de crmio). As principais vantagens,
relativamente a outros tipos, so rapidez do processo, baixo custo, obteno de cores
brilhantes, excelente preservao das protenas da pele e melhores propriedades fsicas.
Todas as operaes qumicas sofridas pela pele at esta fase, visam
essencialmente a sua proteco dos ataques bacterianos e a estabilizao da suaestrutura.
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1.1.2.4. Escorrimento mecnico
Operao mecnica em que a pele espremida para eliminao de parte da gua
nela contida, de modo a facilitar o trabalho nas fases seguintes[4]
.
1.1.2.5. Rebaixamento
O rebaixamento a fase de fabrico em que se acerta a espessura da pele
consistindo em duas importantes operaes mecnicas:
Diviso
Nesta operao, a pele curtida dividida pela espessura em duas partes,por aco de uma lmina de ao. A parte principal a pele propriamente dita cuja
espessura se pretende acertar; a outra parte (lado da carne) ainda aproveitada
aps uma adequada aparao. Desta operao resultam resduos slidos
normalmente designados por retalhos curtidos ou retalhos Wet-Blue, no caso de
curtume com sais de crmio.
Figura 3 Ajuste de sua espessura dos couros recm-curtidos ao crmio Wet-Blue [8]
Rebaixamento
No sendo a operao de dividir suficientemente precisa, a pele ento
submetida ao rebaixamento, que consiste em raspar a pele do lado da carne (carnaz)
atravs de um rolo de lminas, com o fim de acertar a espessura para o valor pretendido.
Resultam assim resduos slidos curtidos, designados por raspa azul ou raspa Wet-Blue,
no caso do curtume com sais de crmio [6].
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Figura 4 Raspa Wet-Blue, para armazenamento e/ou destinao posterior [8]
1.1.2.6. Tinturaria
Nesta fase a pele submetida a vrios tratamentos em meio aquoso, com oobjectivo de lhe conferir caractersticas muito prprias como textura, cor, aptido para a
lixagem, etc. Os tratamentos referidos so os seguintes:
Neutralizao
Eliminao do cido livre contido na pele e ajustamento do pH para
valores que permitam os tratamentos posteriores (4,5 a 6,0) [7].
Recurtume
Utilizao de produtos qumicos de modo a conferir ao couro a textura
pretendida e certas caractersticas como aptido para a lixagem, enchimento
etc.[2].
Tingimento
Utilizao de corantes apropriados de modo a obter a cor pretendida, quer
superficialmente, quer atravs da espessura da pele [2].
Engorduramento
Utilizao de gorduras de base animal, vegetal e sinttica, com o fim de
lubrificar as fibras e conferir resistncia e maciez ao couro.
1.1.2.7. Alisamento mecnico
As peles so espremidas e, simultaneamente alisadas em mquina apropriada,
reduzindo-se assim a sua humidade e atenuando-se as rugas e outras irregularidades[2].
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8
1.1.2.8. Secagem
Eliminao da humidade da pele num secador de vazio complementada por
secagem ao ambiente [7]. Esta operao extremamente importante e varia muito com o
tipo de curtume. Nesta fase, a pele normalmente designada por pele no estado Crust.
1.1.2.9. Acabamento
No acabamento, a pele submetida a uma srie de operaes mecnicas e
aplicao de composies apropriadas com o fim de a tornar mais resistente
superficialmente, de a valorizar melhorando o seu aspecto e conferindo-lhe o aspecto
pretendido.
Divide-se em duas fases principais:
Amaciamento e Aparao
A pele seca amaciada e depois so-lhe retiradas algumas partes sem
aproveitamento para o cliente, de modo a melhorar o seu aspecto e facilitar
algumas das operaes mecnicas seguintes. Esta operao gera alguns
resduos slidos, genericamente designados por aparas crust.
Lixagem
Aco mecnica duma lixa apropriada, aplicada sobre o carnaz ou sobre a flor
(lado do plo), para conferir um aspecto caracterstico ao artigo em causa ou
prepara a pele para aplicaes de acabamento posteriores [1]. Nesta operao
gera-se um resduo slido vulgarmente conhecido como p de lixa.
1.1.2.10. Apartao
A pele escolhida, sendo removidas algumas partes no conformes com as
caractersticas pretendidas (aparas acabadas) [7].
No esquema que se segue, encontram-se representadas as fases de fabrico de
uma indstria de curtumes ao crmio e os principais resduos por ela produzidos:
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PELESEM
BRUTO
RECEPOAPARAO Molho Caleiro Descarna
mecnica
RIBEIRA
Neutraliz
Recurtume
Tingimento
Engord.
TINTURARIA
ALISAMENTOMECNICO
SECA APARTAO
PELES EM CRUST
R. S.Aparas
emcabelo
R. S.Aparas em crust
P de lixa
R. S.Raspas e Ret
Wet-Bl
R. S.Plo e tecido sub-cutneo
Raspas e Retalhos emtripa
EFL.Protenas, NaCl, SO4
2-, cal,Cr, SS, cido, albuminas,
gordura, bactrias
EFL.Incorpora excesso
reagentes, corantes, leos egorduras, sais de Cr
R. S. R. S.Aparas acabadas
DESENCALAGEM
PIQ
PELES EM TRIPA
EFL.cal, azoto amoniacal,
cidos fracos
NaClH2SO4, p
Rebaixam.
REBAIXAM
PELES REBAIXADAS
Plo e
PELES TINGIDAS
Amaciam.Aparao
Lixagem
ACABAMENTO
E.G.
E.G.
RECEP OAPARAO
DESENCALAGEM P
APARTAOSECAGEMALISAMENTO
MECNICO
Fluxo rama 2 Fases de fabrico duma indstria de curtumes ao crmio
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Pgina intencionalmente deixada em branco.
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1.2. Aspectos e impactos ambientais da Industria dos Curtumes
O processo produtivo descrito, pelas caractersticas que apresenta, gera
quantidades elevadas de guas residuais, resduos no curtidos e curtidos (vegetal ecrmio), lamas das estaes de tratamento, rudo e emisses gasosas.
Estes resduos constituem um grande problema ambiental, quer pela variedade
de produtos qumicos a existentes biocidas, tensioactivos e solventes orgnicos
quer pela elevada carga e concentrao de poluentes, ao nvel dos resduos slidos,
efluentes lquidos e gasosos que produz. A Ribeira a etapa que mais contribui para a
gerao de resduos. Na Tabela 1 apresenta-se uma lista dos principais impactos
ambientaia causados pelo processo produtivo dos curtumes.
Tabela 1 Principais impactos ambientais causados pelo processo produtivo de
curtumes 1
Etapa Bsica do
Processo
Poluio Aspecto Ambiental EmissoImpacto Ambiental
Potencial
Conservao eArmazenamentodas Peles
1. Ar
2. Hdrica
3. Solo/ R. Slidos
1. NH3 e COVs
2. Eventuais lquidos eliminadospelas peles
3. Alguns pedaos de peles e sal
com matria orgnica
1. Odor incomodo aobem-estar pblico
2. Prejuzo qualidadedos corpos de gua
3. Eventual contamin. do
solo e de guassubterrneas
Ribeira1. Ar
2. Hdrica
3. Solo/R. Slidos
1. H2S, NH3e COVs
2. Banhos residuais de tratamentodas peles e guas de lavagensintermedirias carga orgnicae produtos qumicos (cromo,taninos sais diversos e outros)
3. Carnaa, plos, aparas e raspasde peles, com e sem produtosqumicos
1. Odor incomodo aobem-estar pblico
2. Prejuzo qualidadedos corpos de gua
3. Eventual contam. dosolo e de guassubterrneas
Curtimento 1. Hdrica
1. Banho residual de curtimento daspeles carga orgnica e produtosqumicos (cromo, taninos saisdiversos e outros)
1. Prejuzo qualidade doscorpos de gua
Acabamento1. Ar
2. Hdrica
3. Solo/R. Slidos
1. COVs dos solventes dos produtosaplicados
2. Banhos residuais de tratamentodos couros carga orgnica eprodutos qumicos (cromo,taninos, corantes, leos eoutros)
3. P de lixa, recortes de couroscurtidos, acabados e semi-acabados, resduos de produtosde acabamento (tintas, resinas,outros)
1. Odor incomodo aobem-estar pblico
2. Prejuzo qualidadedos corpos de gua
3. Eventual contamin. dosolo e de guassubterrneas
1Fonte: CETESB 2005
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Contudo, apesar da indstria dos curtumes ter um processo produtivo muito
poluente, esta elimina o problema do destino a dar aos resduos gerados na indstria
das carnes, j que utiliza o seu subproduto para transforma-lo num produto til e de
alto valor. Na Figura 5apresenta-se o Cdigo LER para os Resduos da Industria do
Couro2.
A
Tabela 2 apresenta um balano de massa, em quantidades mdias, com as
principais entradas e sadas do processo produtivo convencional para couro bovino
salgado, sendo o curtimento efectuado com crmio, at obteno do produto final.
Tabela 2 Balano massa ao processo produtivo de um curtume3
Entrada
Couro salgado: 1tonProdutos Qumicos ~ 500kg
gua: 15-40m3Energia: 2600-11700kwhCouro Acabado: 200-250kg
Sada
Efluente Lquido: 15-40m3
CQO (1): 130-250kgCBO (2): 55-100kgSS (3): 30-150kgCrmio: 4-6kg
Sulfureto: 3-10kg
Resduos Slidos 600kg
Nocurtidos
Carnaa 70-350kg
Aparas e raspas120kg
Curtidos: rebarbas/tiras e p derebaixamento 225kg
Tingido/Acabado
P (lixa) 2kg
Aparas 30kg
Lodo tratamento efluentes 500kg(30-40%mat.seca)
Poluentes Atmosfricos40kg
Solventes Orgnicos
Nota: considerou-se uma tonelada de peles salgadas brutas(1)CQO Carncia qumica de oxignio;(2)CBO Carncia bioqumica de oxignio: medem a quantidade de oxignio necessrio para a oxidaoou degradao qumica e bioqumica, respectivamente, de materiais oxidveis presentes nos efluentes;(3) SS Slidos suspensos.
A faixa de variao de consumo de gua, produtos qumicos, e principalmente,
energia muito ampla, visto no existir um conceito bsico ou universal definitivo para
o processamento da pele. Assim, as variaes de consumo de matrias-primas e
energia dependem de vrios aspectos tais como tecnologia utilizada, capacidade e
2Fonte: http://www.CCDRC.pt/ambiente3
Fonte: IPPC, Fevereiro de 2003
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quantidade de produo, tipo e estado dos equipamentos, tipo de tratamento dos
efluentes, existncia de prticas para a eficincia energtica, entre outros aspectos.
Normalmente, os consumos de energia mais significativos ocorrem na
secagem dos couros, no aquecimento de gua, banhos e nos equipamentos da
estao de tratamento de efluentes, onde h processos aerbios, com agitao
vigorosa e nos fules.
Figura 5 Cdigo LER para os Resduos da Industria do Couro
1.2.1. Efluentes Lquidos
A Tabela 3 apresenta valores mdios ou intervalos de valores relativos a
parmetros medidos nos efluentes brutos de curtumes cargas poluentes e
concentraes tpicas
Tabela 3 Valores mdios relativos a parmetros medidos nos efluentes brutos decurtumes dados em Kg/ton pele 4
4Fonte: Grupo IUE 6, IULTCS, 2002
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Parmetros Ribeira CurtimentoPs-curtimento/
AcabamentoMolhado
Acabamento Total
Uso de gua(m3/ton)(1) 7-25 1-3 4-8 0-1 12-37
CQO 120-160 10-20 15-40 0-10 145-230CBO 40-60 3-7 5-15 0-4 48-86SlidosSuspensos 70-120 5-10 0.1-10 0-5 85-155
Crmio - 2-5 0.1-0.2 - 3-7Sulfuretos 2-9 - - - 2-9Ntotal 9-14 0-1 0.1-0.2 - 10-17Cloretos 120-150 20-60 0.5-10 - 145-220Sulfatos 5-20 30-50 0.1-10 - 45-110leos eGorduras 5-8 1-2 0,3-0,8 - 9-18
Slidosdissolvidos
Totais(3)
200-300 60-120 40-100 - 300-520
(1)Volume de efluentes gerados uso de gua(2)N Total teor de Azoto total (orgnico e amoniacal)(3)Resduo no filtrvel solvel
De seguida so indicadas algumas tecnologias de recuperao que visam um
tratamento mais eficiente dos efluentes lquidos e reciclagem de banhos[10]:
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So utilizadas novas tecnologias, que visam o tratamento dos efluentes
lquidos (tratamento do efluente global, parcial ou reciclagem de banhos), como
a electro-coagulao, a tecnologia de membranas, e novas formas de
tratamento biolgico aerbio e anaerbio.
A reciclagem directa do banho de caleiro, apresenta alguns problemas
relacionados com o controlo dos banhos e com a qualidade do couro. A sua
utilizao pode ser incrementada com o avano do processo de depilao sem
destruio do pelo.
Possibilidade de tratar os efluentes contendo sulfuretos por digesto anaerbia
e recuperar o sulfureto, em vez de utilizar o processo tradicional de oxidao
cataltica pelo ar utilizando sulfato de mangans como catalizador. Recurso ultrafiltrao para purificar os banhos de caleiro
Reciclagem do banho de curtume de forma directa ou indirectamente por
precipitao e re-dissoluo do crmio. Contudo, estes sistemas tm
apresentado alguns problemas quando se pretende uma boa qualidade do
couro.
Utilizao da permuta inica para recuperao do crmio mais puro.
1.2.2. Resduos Slidos
Dentro do processo produtivo do couro, pode-se destacar os seguintes
resduos slidos como sendo os de maior peso: aparas Crust, p da lixa, material
curtido (retalhos Wet-Bluee raspa Wet-Blue), resduos no curtidos (aparas em cabelo
e raspa tripa) e lamas dos sistemas de tratamentos dos efluentes lquidos.
Os resduos curtidos, esto entre os mais problemticos para os curtumes,
uma vez que contm crmio trivalente, e so resistentes degradao natural no meio
ambiente
Alm destes resduos, gerados no processo produtivo, formam-se cerca de 100
a 200kg de matria seca por tonelada de pele salgada processada, de lodos gerados
na estao de tratamento de efluentes. Estes lodos so responsveis pela emisso de
odores que geram incmodo significativo s comunidades situadas prximas aos
curtumes.
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Na realidade, apenas uma parte dos resduos slidos gerados utilizada, por
isso, torna-se importante efectuar uma seleco dos resduos e investir em tecnologias
que se adequam a essa seleco de resduos, de modo a permitir obter uma
recuperao de produtos cuja utilizao industrial seja vivel, assim como em termos
econmicos.
A Figura 6 mostra a carga poluente (resduos slidos) correspondente ao
processo produtivo.
Figura 6 Carga poluente da indstria de curtumes
Do estudo da inventariao de resduos industriais de 2001, no caso particular
dos curtumes, pde concluir-se que a quantidade de raspa Wet-Blue gerada numa
fbrica de curtumes ronda o valor de 0,538 kg/m2 produzido, e a quantidade de
retalhos Wet-Blue ronda o valor de 0,269 kg/m2 produzido. Por outro lado, a
quantidade de resduos curtidos ronda o valor de 1,25 kg/ m2 produzido. Esta
quantidade representa a raspa Wet-Blue, os retalhos Wet-Blue, as aparas Crust, o p
da lixa e as aparas acabadas.
Assim, a percentagem de resduos Wet-Bluerelativamente ao total de resduos
curtidos pode estimar-se em cerca de 65%. Nesta base, sabendo que a deposio de
resduos curtidos no aterro de Alcanena em 2004 foi de 9.852 ton, pode estimar-se
que a produo nacional de resduos Wet-Bluefoi cerca de 6.403 ton em 2004[3].
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Actualmente a reciclagem de resduos slidos limita-se produo de materiais
de reduzido valor acrescentado, tais como gorduras, detergentes e farinhas proteicas
de baixa qualidade.
Os resduos provenientes das fbricas dos curtumes devem ser manuseados e
armazenados adequadamente, de modo a evitar a contaminao do solo e/ou
das guas superficiais e subterrneas, e do ar, assim como emisso de odores
desagradveis;
O plo que resulta da operao de depilao poder ser utilizado para a
produo de fertilizantes e energia recorrendo digesto anaerbia;
Extraco da gordura da raspa tripa e sua utilizao como fertilizante, ou
produo de gelatinas e colas;
Compostagem dos resduos no curtidos
A digesto dos resduos cromados, raspa e retalhos Wet-Blue
A recuperao de crmio e obteno de energia por combusto dos resduos
curtidos como a raspa Wet-Blue, as aparas Wet-Blue, Crust e acabadas;
Recurso pirlise para obteno de carves activados a partir de resduos
cromados da indstria de curtumes.
1.2.3. Emisses Gasosas
As emisses dos curtumes so compostos volteis gerados nas vrias operaes
dos curtumes que causam odores, por vezes perceptveis fora dos limites destas
indstrias.
Esses resduos so constitudos por amnia, gs sulfdrico e subprodutos
aminados. A amnia proveniente da decomposio da parte proteica das peles. Os
restantes gases so produzidos durante a etapa de ribeira. O gs sulfdrico
considerado o mais perigoso, pois concentraes no ar, na ordem de 1000mg/L
podem causar a morte [9].
No local de armazenamento da matria-prima peles, emitida essencialmente
amnia, proveniente da decomposio parcial da protena das peles. Na parte
molhada, odores desagradveis podem ser gerados por substncias como gs
sulfdrico, amnia, subprodutos aminados e outros. No acabamento, podem ter-se
emisses de compostos volteis provenientes de solventes orgnicos, partculas de
gua em suspenso (aerossis) e material particulado slido.
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1.2.4. Destino dos Resduos
Os resduos slidos provenientes do processo de curtume ao crmio
representam um grave problema devido, como j referido anteriormente, ao seu
elevado volume, marcada concentrao geogrfica deste tipo de indstrias e aopotencial perigo que podem apresentar para a sade humana e para o meio ambiente,
caso sejam inadequadamente tratados.
Em Portugal, no existe ainda uma poltica oficial para o tratamento dos
resduos de couro, no entanto, diversas alternativas tm sido estudadas e propostas,
no sentido de proceder sua reciclagem, valorizao ou, em ltima anlise,
eliminao [10].
Dependendo das caractersticas dos resduos de couro, em especial do facto
de serem ou no curtidos, vo ser distintas as hipteses a considerar para o seu
aproveitamento.
Os resduos no curtidos Resduos Verdes, com composio caracterstica
e biodegradvel, pode ser rentabilizado e utilizado com os mais variados fins,
proporcionando vantagens no s a nvel ecolgico como econmico. Pode apostar-
se, por exemplo, na Compostagem, o que permite uma reduo de volume, e d a
possibilidade de um reaproveitamento para a produo de adubos e fertilizantes. Tem
no entanto algumas desvantagens, nomeadamente o facto de requerer um controle
contnuo do funcionamento da unidade (para evitar a libertao de odores
desagradveis, a emisso para a atmosfera dos gases produzidos durante o
processo). Pode ainda ser aproveitado para incinerao, com consequente
aproveitamento de energia, apesar de ter custos elevados; ou ainda ser usado para
produo de Biogs, atravs da digesto anaerbia das lamas.
Os Resduos curtidos Resduos Azuis, dada a grande estabilidade que o
processo de curtimenta confere a estes resduos, a maioria dos estudos efectuados
com vista sua valorizao, centram-se no aproveitamento das propriedades fsicas,
mecnicas e trmicas que possuem, deixando para segundo plano a extraco de
produtos qumicos [11].
Apresentam-se de seguida (Tabela 4), algumas das alternativas para a
valorizao dos Resduos de couro curtidos ao crmio (RCCC), assim como as
vantagens e desvantagens de cada uma relativamente s restantes
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Tabela 4 Aproveitamento e valorizao dos resduos curtidos ao crmio
Tipo de Valorizao Vantagens Desvantagens
Pirlise [12]
- Obteno de um resduo rico emsais de crmio, para reutilizao;
- Recuperao de alguma daenergia consumida.
-Necessidade de monitorizaoeficaz das emisses gasosas;
-Necessidade de uma fonteexterna de calor (elevadoconsumo energtico);
-Libertao de resduos slidos elquidos contaminados;
-Necessidade de uma atmosferaisenta de O2.
Incinerao [[[[2]]]]
-Produo de energia;
-Reduo drstica do volume epeso do resduo;
-Recuperao do crmio dascinzas, para reutilizao.
-Elevados custos de investimentoe explorao;
-Necessidade de umamonitorizao eficaz dasemisses gasosas;
-Necessidade de um controlerigoroso das condies deoperao, de modo a minimizar aproduo de Cr6+ e dioxinas;
-Pouco aceitvel do ponto de vistasocial.
Reciclagem [[[[2]]]]
- Produo de materiais mistos deplstico e couro, aglomerados eoutros produtos para utilizaono isolamento trmico eacstico, no fabrico de placaspara revestimento do pavimentoe de palmilhas para calado.
-Apesar de economicamentevivel, no consegue absorver a
enorme quantidade de resduosproduzidos;
-Devido elevada variabilidadedas suas propriedades e eventual possibilidade demobilizao do crmio contidonestes resduos por lixiviao ouemisso gasosa em caso deincndio, difcil a obteno deprodutos certificados em termosde qualidade.
Utilizao pelasindstrias agro-alimentar e de
fertilizantes agrcolas
- Produo de raes paraanimais;
- Produo de adubos efertilizantes.
-Possibilidade de introduo docrmio nas cadeias trficas;
- Tem vindo a ser proibida a nvelmundial (BSE e febre aftosa).
Biometanizao [[[[11]]]] - Produo de energia.
-O couro um produto dificilmenteputrescvel, pelo que, sob o pontode vista econmico, esta hipteseno vivel.
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1.3. Os resduos de couro curtidos ao crmio (RCCC)
Aps a anlise das vrias possibilidades e condicionalismos inerentes aos
diversos tipos de tratamentos de Resduos de couro curtidos ao crmio (RCCC), foi
iniciado o estudo de um novo processo de tratamento fsico-qumico dos resduos decouro.
Este tem como finalidade a obteno de um produto orgnico valorizvel por
utilizao como matria-prima por exemplo, na indstria fotogrfica, e ainda de uma
lama rica em crmio, que pode ser recuperado por precipitao sob a forma de sais,
para posterior reutilizao.
Este processo, denominado de Hidrlise Alcalina, surge assim como uma
alternativa bastante promissora para o tratamento dos RCCC [13].
So os princpios bsicos deste processo que se descrevem de seguida.
1.3.1. Hidrlise Alcalina
Esta tcnica tem como objectivo a quebra da ligao crmio-colagneo,
estabelecida durante a fase de curtume, atravs de um processo exclusivamente
qumico: o ataque alcalino a quente das aparas de couro. Deste procedimento resulta
ento uma soluo rica em protenas ou nos seus aminocidos e uma lama rica em
hidrxido de crmio[21]
.Este mtodo no requer instalaes nem equipamentos complexos (o que o
torna atractivo em termos econmicos) e tambm tem demonstrado no causar perigo
sobre o meio ambiente nem sobre a sade da populao em geral, uma vez que no
promove a oxidao do crmio, nem a libertao de agentes qumicos perigosos [14].
1.3.2. Tratamentos enzimticos
As Enzimas so um grupo de substncias orgnicas de natureza geralmente
proteica, que tm funo catalisadora. Catalisam reaces qumicas que, sem a sua
presena, aconteceriam a uma velocidade demasiado baixa.
As enzimas convertem uma substncia, chamada de substrato, noutra
denominada produto (Figura 7), e so extremamente especficas para a reaco que
catalisam. Isso significa que, em geral, uma enzima catalisa um e s um tipo de
reaco qumica. Consequentemente, o tipo de enzima encontrado numa clula
determina o tipo de metabolismo que a clula efectua[22].
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Figura 7 Enzima, complexo Enzima-Substrato e Produto[23]
A velocidade da reaco catalisada por uma enzima maior devido
diminuio da energia de activao necessria para converter o substrato no produto
(Figura 8).
Figura 8 1) Reaco bioqumica normal; 2) Catalisao enzimtica[23]
A enzima distorce o substrato, e gasta energia neste passo, baixando a energia
do estado de transio da reaco catalisada, resultando numa diminuio global da
energia requerida para completar a reaco. As enzimas no so consumidas na
reaco, e no alteram seu equilbrio qumico, so apenas catalisadoras.
A capacidade cataltica das enzimas torna-as adequadas para aplicaes
industriais.
A actividade enzimtica pode depender da presena de determinadas
molculas, genericamente chamadas cofactores. A natureza qumica dos cofactores
muito varivel.
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Uma enzima , ento, uma protena que catalisa, ou acelera, uma reaco.
So catalisadores biolgicos extremamente eficientes e aceleram em mdia 109a 1012
vezes a velocidade da reaco[22]. Actuam em concentraes muito baixas e em
condies suaves de temperatura e pH. Possuem todas as caractersticas das
protenas. Podem, portanto, ser definidas como biocatalisadores cuja natureza
proteica determina a presena de certas propriedades, tais como: especificidade de
substrato, dependncia da temperatura e dependncia do pH.
1.3.2.1. Factores que afectam a actividade Enzimtica
A actividade enzimtica influenciada por factores do meio, como a
temperatura, o pH, a concentrao da enzima e a concentrao do substrato,
efectores e cofactores.
Temperatura A temperatura influencia a actividade enzimtica. Em qualquer
reaco enzimtica, a velocidade da reaco aumenta com a temperatura at
um determinado valor, a partir do qual diminui at se anular. A temperatura
para a qual a actividade enzimtica mxima designa-se por temperatura
ptima. Temperaturas baixas ou muito elevadas dificultam a aco enzimtica,
podendo as altas temperaturas destruir a enzima por desnaturao da protena
enzimtica. Embora cada enzima tenha a sua temperatura ptima de actuao,
verifica-se que a maioria das enzimas tem a temperatura ptima prxima da
temperatura de muitos seres vivos 35 C a 40 C (Figura 9).
Figura 9 Efeito da Temperatura[23]
pH A alterao do pH do meio em que uma enzima actua interfere na
actividade enzimtica, pois provoca alteraes nas cargas elctricas do centro
activo e do substrato. Verifica-se pois que cada enzima tem um pH ptimo de
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actuao, havendo, portanto, enzimas que tm a sua actividade mxima em
meio cido, outras em meio neutro, e outras em meio alcalino. A enzima
Pepsina tem um pH ptimo volta de 3 (Figura 10), enquanto que a enzima
Oropon WB, tem um pH ptimo entre 3 e 4,5[22].
Figura 10 Efeitos do pH[23]
Concentrao do substrato um dos factores que mais fortemente
influencia a actividade enzimtica. Para baixas concentraes de substrato h
uma relao directa entre o aumento da concentrao do substrato e a
velocidade da reaco. Para maiores concentraes de substrato, o aumento
da velocidade passa a ser cada vez menor e, a partir de determinadaconcentrao, a velocidade estabiliza, mesmo que a concentrao do substrato
continue a aumentar. Isto acontece porque todos os centros activos das
enzimas que catalisam a reaco esto ligados a molculas do substrato,
havendo assim saturao dos centros activos das enzimas. A partir deste
momento, a quantidade de produto formado por unidade de tempo (velocidade
da reaco) constante. A nica possibilidade de, neste caso, aumentar a
velocidade da reaco fazer aumentar a concentrao da enzima.
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Figura 11 A velocidade de reacoaumenta com a concentrao do substrato[23]
Figura 12 Aco enzimtica afectadapela concentrao do substrato[23]
Concentrao da enzima A velocidade de qualquer reaco enzimtica
directamente proporcional concentrao da enzima, desde que haja excessode substrato durante a reaco.Ao aumentarmos a concentrao de enzima,
observamos um aumento na velocidade de reaco, E4> E3> E2> E1
(Figura 13).
Figura 13 Variao da concentrao de enzima com o tempo[23]
Efectores ou moduladores So compostos qumicos que interferem na
catlise enzimtica e que podem actuar, quer activando, quer inibindo a
reaco. Enquanto os activadores orientam os grupos catalticos presentes no
centro activo da enzima, facilitando a formao do complexo enzima-substrato
e acelerando assim a reaco, os inibidores actuam impedindo a ligao do
substrato enzima, o que obriga a diminuir a velocidade da reaco.
possvel ultrapassar a aco dos inibidores competitivos aumentando a
concentrao do substrato. Se a inibio se deve a inibidores no competitivos,
mesmo aumentando a concentrao do substrato, a inibio mantm-se por
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incapacidade das enzimas. Esta inibio s pode ser ultrapassada fazendo
aumentar a concentrao das enzimas, ou seja, substituindo as enzimas
inibidas por outras.
Cofactores Como os cofactores so molculas ou ies cuja presena
indispensvel actuao da enzima, a sua concentrao interfere na
capacidade cataltica das mesmas.
Figura 14 Exemplo de um cofactor[23]
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1.4. A Gelatina
A gelatina uma substncia orgnica nitrogenada cujo valor principal est nas
suas propriedades coagulativas, protectoras e adesivas.
Tem as seguintes propriedades:
Inspida
Inodora
Slida com aspecto vtreo
Tem uma densidade relativa entre 1,3 1,4 kg/L
Em gua fria, hidrata
Em gua quente, funde-se solvel empolilcooise propilenoglicol
insolvel em solventes orgnicos
anfterica - a substncia que se pode comportar como um cido ou
como uma base, dependendo do outro reagente presente.
A gelatina produzida, sobretudo, a partir do tecido conjuntivo (colagnio)
presente na pele de mamferos. A pele passa primeiro por uma srie de lavagens na
indstria de processamento de pele. Em seguida, a camada do tecido conectivo
localizada abaixo da camada de pele eliminada com a ajuda de uma mquina e a
pele cortada horizontalmente. A camada intermediria composta principalmente
por colagnio (Figura 15) e, por isso, ideal para a produo de gelatina. A pele
conservada com sal ou hidrxido de clcio, evitando, assim, a perda de qualidade at
o seu processamento para a fabricao de gelatina.
Figura 15 Colagnio[24]
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O colagnio corresponde a 60% das protenas totais do corpo, e o principal
constituinte do tecido conjuntivo. Tem um elevado teor de glicina e hidroxiprolina
quanto maior for a quantidade destes aminocidos, mais rgido e resistente o
colagnio[19].
Figura 16 Estrutura do Colagnio[24]
Formam-se numerosas pontes de hidrognio interhlice (Figura 17), utilizando
s grupos de protenas ou com a participao adicional de molculas de gua. A fibra
de colagnio uma associao entre 3 cadeias de tropocolgeno, hlices triplas
fortemente ligadas.A sobreposio de vrios helicides triplos produz as fibras de colagnio, que
so estabilizadas por meio de ligaes cruzadas, e formam uma estrutura de rede
tridimensional. Esta estrutura a responsvel pela insolubilidade do colagnio, que
atravs de uma hidrlise parcial bastante forte transformado em colagnio solvel,
resultando em gelatina (colagnio hidrolisado).
Figura 17 Pontes de hidrognio inter-hlice[24]
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As molculas de colagnio associam-se por interaces hidrofbicas para
formar fibras entrecruzadas. A insolubilidade deve-se precisamente ao
entrecruzamento inter e intra molcula (Figura 18).
Figura 18 Entrecruzamento das molculas de colagnio[25]
O aquecimento em gua traz como consequncia a dissoluo das fibras e o
deslocamento da tripla hlice. O processo de produo de gelatina descrito como a
instilao da gua no interior dos grandes espaos das estruturas. Ocorre a hidratao
progressiva dos grupos aminocidos nas cadeias de polipptidos, as quais se rompem
devido insuficincia das foras que mantm a coeso das estruturas, perdem as
suas formas agrupadas, e transformam-se numa massa desorganizada de cadeias de
polipptidos altamente hidratadas.
Apenas uma baixa percentagem do total de animais abatidos tem a pele
destinada para o curtimento, e subsequentemente produo de gelatina. No entanto,
h algumas exigncias para a utilizao da pele na transformao de gelatina como:
somente so permitidas peles cujas carcaas passaram por inspeces antes e aps
o abate; que tenham rastreabilidade dos animais e das suas etapas de processamento
e que mantenham rotinas de boas prticas de produo. Alm disso, existe um outro
factor determinante para o uso da pele na indstria de gelatina alimentar, que o teor
de gordura presente no couro do animal, cujo limite de 10%.
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1.4.1. Aplicaes da Gelatina
Existem quatro tipos de gelatinas: a comestvel, a tcnica, a fotogrfica e a
farmacutica. Para a fabricao dos quatro tipos de gelatina so usados os carnais
(tecidos que ligam a pele animal carcaa), couros e ossos.
usada para reduo de hemorragias, feridas e queimaduras, no processo de
fabrico de insecticidas, em extintores de incndio, em adesivos de selos e etiquetas, e
ainda como impermeabilizante de tecidos e madeiras. Contm 9 dos 10 aminocidos
essenciais ao corpo humano, e extremamente benfica para retardar os efeitos do
envelhecimento humano, manter a elasticidade da pele, fortalecer as unhas e prevenir
a queda de cabelo.
Figura 19 Exemplos do campo de aplicao da gelatina[26]
Na clarificao de vinhos e sumos so usadas gelatina de baixo bloom, e
eliminam substncias que causam turbidez ou adstringncia no vinho e podem
influenciar de maneira negativa tanto o sabor quanto a aparncia (as partculas que
causam turbidez, devido s suas cargas elctricas opostas, agregam-se ento uma s
outras e podem ser facilmente removidas), e na pr-clarificao de sumos pode
aumentar a eficincia das centrfugas instaladas na produo de fbricas modernas;
na panificao a sua funo de aglutinao, gelificao, estabilizao de recheios e
cremes, e ainda melhora a sensao do produto na boca. Relativamente aos produtos
lcteos, por exemplo em iogurtes, a gelatina actua como um protector coloidal,
prevenindo a sinerese (expulso da gua, decorrente da aproximao das molculas
devido formao de gel e reduo de volume) e ajustando ao mesmo tempo a
consistncia desde cremosa at quase slida; nos queijos fundidos podem ser
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ajustados tanto para serem espalhados como fatiados; e os cremesbatidospodem ser
estabilizados para melhor manter a sua forma.
Figura 20 Exemplo da aplicao de gelatina na industria fotogrfica: pelculas[26]
No caso dos produtos fotogrficos, as suas principais aplicaes so: artesgrficas, fotografia profissional e amadora, filmes de diagnsticos mdicos e outras
aplicaes especializadas, incluindo produtos para testes industriais no destrutivos
(NDT), imagens tridimensionais e produtos de imagem digital. A gelatina fotogrfica
utilizada como um agente fixador em produtos sensveis luz. As suas propriedades
fixadoras de gel e formao de pelculas so ideais para a produo de revestimentos
brilhantes, uniformes e duradouros.
Nos produtos cosmticos o colagnio hidrolisado possui propriedades essenciais
para o cuidado e a proteco da pele e do cabelo, e utilizado em cremes, champs,loes, etc. A incluso destas protenas em sprays e tintas para cabelos permite uma
melhor absoro e mais uniforme, e devido sua capacidade de adeso e de reduo
da tenso superficial. A gelatina hidrolisada tcnica amplamente utilizada como
fertilizante em folha, e como elementos aglutinantes bio-degradveis na produo de
fertilizantes em forma de gros.
Figura 21 Exemplo de utilizao da gelatina na industria farmacutica[26]
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Na indstria farmacutica, usada em meios de cultura, e as peptonastambm s
usadas em vrios estudos, por exemplo, na produo de culturas "starter", vitaminas e
antibiticos. So fontes complexas de nitrognio e ideais como meios de cultura,
devido sua composio constante. Em produtos para alimentao animal, so
usados como elemento aglutinante na produo de barras e outros artigos para
animais, e a alta percentagem de protena dos produtos demonstra efeitos positivos
contra a doena degenerativa do sistema esqueltico de animal e uma melhoria no
crescimento do plo.
Em produtos de embalagem os resultados obtidos mostram que a gelatina se
adapta perfeitamente produo de embalagens flexveis para alimentos, produtos
farmacuticos e outros produtos sensveis:
1.4.2. Pr-tratamento da matria-prima
Da pele bruta para a gelatina, a matria-prima passa por vrias etapas. uma
srie de operaes unitrias que vo desde a hidrlise do Colagnio, a purificao da
matria-prima, concentrao e secagem. Para a produo de gelatina, a pele do
animal sofre um pr-tratamento cido por trs dias antes de ir para a etapa de
extraco, onde recebe gua quente e passa por um processo de extraco de
mltiplos estgios.
As peles usadas na fabricao de gelatina so submetidas a um pr-tratamento: so aquecidos com xido de Clcio (cal) ou xido de Magnsio, e gua a
80C, durante um curto intervalo de tempo. Quando se usam temperaturas mais
elevadas, e tempos de aquecimentos mais longos, a gelatina hidrolisa-se e perde
algumas propriedades gelificantes[20].
1.4.3. Tipos de gelatina
H dois tipos de gelatina: gelatina Tipo-A, obtida da pele atravs de um
processo cido; e a gelatina Tipo-B, produzida a partir de couro, via processo
alcalino[20]..
O principal factor que influi na gelatina a fora bloom refere-se a uma das
funes bsicas: um elevado valor de bloomsignifica uma maior fora do gel que
fundamentalmente determina seu preo. Outras importantes consideraes incluem
viscosidade, tamanho de partculas (mesh), caractersticas de gelificao, valor de pH,
capacidade espumante, transparncia e ponto iso-elctrico. Geralmente, gelatinas do
mesmo tipo com elevado valor de bloompossuem elevada viscosidade. Gelatinas do
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Tipo-B tendem a ter viscosidade mais elevada do que as do tipo A, quando tem o
mesmo valor bloom.
Texturas diferentes podem ser desenvolvidas usando elevadas concentraes
de gelatinas de baixo bloom, para conferir textura gomosa e elstica. Alternativamente,
uma concentrao mais baixa de gelatina de elevado bloom pode ser utilizada para
proporcionar uma textura mais dura e lisa. O ponto de gelificao a temperatura a
que a soluo de gelatina forma um gel.
1.4.4. Parmetros em anlise
A gelatina apresenta propriedades termo-reversveis; quando arrefece forma
um gel, mas liquefaz a temperaturas acima de 25-35C. Variando as classes de
gelatinas produzem-se diferentes foras de gis. Na mesma concentrao, podem ser
conseguidas variaes da textura modificando-se tanto a concentrao ou a fora
bloom da gelatina.
Figura 22 Equipamento que avalia o efeito blooming[27]
Para se determinar a fora bloom, dispe-se de diversos mtodos para testar.
Uma inovao na instrumentao, que promove resultados mais rpidos e precisos,
como os utilizados no padro internacional (ISO 9665) o sensor bloom da Stable
Micro Systems(Figura 22).Ligado a um texturmetro, o sensor permite aos fabricantes
obter uma leitura da fora a 4mm de penetrao, que traduzida como fora bloom do
gel.
Deixa-se uma soluo de gelatina a 12,5% embebida em gua fria durante 3
horas, a temperaturas que no excedam 22C. Aquece-se a soluo em recipiente at
60C por aproximadamente 15 minutos, para assegurar que a gelatina seja
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completamente dissolvida. Despeja-se imediatamente num jarro bloom, tampando-o.
Deixa-se em um banho-maria por 17 horas, a 10C. Em seguida, os jarros bloom so
colocados num sensor Bloom padro, para iniciar o teste. A uma fora de 4g, acciona-
se a sonda para o sensor penetrar no gel a uma profundidade de 4mm. A leitura da
fora a esta profundidade obtida e interpretada usando o software Exponent, ligado
ao texturmetro para fornecer a fora bloom final do gel. O Grfico 1 mostra o
resultado de um teste levado a efeito com gel de gelatina.
Grfico 1 Resultado de um teste de fora bloom[27]
Se for exigida a determinao da fora de ruptura ou elasticidade do gel, o
teste pode ser adaptado de modo que a penetrao continue alm de 4mm de
profundidade no jarro bloom. Resultados tpicos podem ser vistos no Grfico 2.
Grfico 2 Determinao da fora de ruptura[27]
Ao contrrio do que acontece em mtodos mais antiquados, os testes com o
texturmetro proporcionam resultados consistentes e reprodutveis. Este instrumento
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agora reconhecido como padro industrial pelo Gelatine Manufacturers Institute of
America e tem sido adoptado pela maioria dos lderes produtores de gelatina do
mundo. Alm da fora bloom, outros atributos podem ser testados, tais como
viscosidade e elasticidade de ingredientes de gelatina, e pectina. A bomba anular
(Annular Pumping Rig), tambm ligada ao texturmetro permite aos utilizadores
estudar o comportamento de dissoluo, gelificao e cura dessas substncias
viscoelsticas. Funciona medindo-se as alteraes de fora enquanto o sensor
cilndrico com circunferncia externa raiada segue o percurso sinuosamente oscilatrio
atravs da amostra mantida em um vaso.
1.5. Objectivos do trabalho
Este trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de metodologias de
recuperao da gelatina a partir de resduos de couro, com vista sua valorizao.
Assim sendo, vai proceder-se extraco da gelatina dos resduos de couro
por via qumica, atravs de um processo de Hidrlise Alcalina. Pretende-se estudar a
influncia de alguns dos principais parmetros (tais como: a concentrao do material
utilizado na Hidrlise Alcalina, o tempo de extraco e ainda a temperatura qual a
Hidrlise realizada), sobre a eficincia do processo de extraco da gelatina,
Aps a optimizao destas condies para valores de temperatura, tempo econcentrao de base (MgO), pretende-se ainda propor uma Unidade de Tratamento e
Valorizao dos Resduos de Couro Curtidos ao Crmio, em que seja possvel eliminar
a produo de resduos, atravs da valorizao de todos os produtos do processo. Ou
seja, avaliar a possibilidade de integrao dos resultados deste projecto com os
resultados doutros (ou de futuros) projectos de forma a tornar vivel uma unidade
integrada para o aproveitamento dos resduos da indstria de curtumes que resolva
definitivamente o grande problema desta indstria.
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2. Descrio Experimental
2.1. Instalao Experimental
2.1.1. Hidrlise Alcalina
Figura 23 Aparas de Wet-Blue antes
da triturao
Figura 24 Aparas de Wet-Blue aps
triturao
Figura 25 Agitador orbital termostatizado
tipo estufa
Figura 26 Matrazes no interior do agitador
para realizao da hidrlise alcalina
Figura 27 Filtrao da mistura resultante da hidrlise alcalina
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Figura 28 Aspecto geral da fase orgnica:
gelatina
Figura 29 Pormenor da gelatina
2.2. Equipamento e Reagentes
De seguida apresenta-se uma lista do equipamento usado no decorrer das
experincias, assim com todos os reagentes.
2.2.1. Equipamento
Agitador orbital termostatizado tipo estufa
Balana analtica
Bomba de vcuo
Digestor para determinao dos teores de azoto
Estufa
Espectrofotmetro de absoro atmica
Exsicador
Material corrente de laboratrio
Moinho de lminas (mquina trituradora 123)
Mufla
Placas de aquecimento com agitao
Viscosmetro
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2.2.2. Reagentes
gua desmineralizada
cido Clordrico (HCl)
cido Sulfrico 96% (H2SO4)
Amido
Bicarbonato de Sdio (Na2CO3)
Hidrxido de Clcio (Ca(OH)2)
Hidrxido de Sdio (NaOH)
Iodeto de Potssio (KI) Oropon WB
xido de Magnsio (MgO)
Pepsina
Reagentes para determinao do Azoto Kjeldhal (mistura fuso)
2.3 Procedimento Experimental
2.3.1. Caracterizao das aparas de couro
Os ensaios de caracterizao da raspa, da determinao do teor de matria
voltil, do teor de crmio e cinzas, foram realizados de acordo com a norma BS-
1309:1974.
O procedimento que se descreve no ponto 2.3.2. foi estabelecido com base em
estudos anteriores e constituram o ponto de partida para a determinao das
condies ptimas de operao da Hidrlise Alcalina e para o estabelecimento dos
flow-sheets correspondentes.
2.3.2. Hidrlise Alcalina com uma s extraco
1. Triturar uma quantidade de raspa Wet-Blue, (picadora 1-2-3), at que este
apresente um aspecto modo;
2. Pesar uma amostra de raspa moda;
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3. Pesar uma quantidade de xido de Magnsio, equivalente a uma fraco de
12% de massa da amostra de couro pesada no ponto anterior;
4. Misturar a amostra de raspa e o xido de Magnsio pesada com 100 mL de
gua;
5. Preparar o processo de digesto alcalina num matraz devidamente tapado, a
fim de evitar a evaporao da mistura durante o aquecimento;
6. Colocar os matrazes no termostatizador tipo estufa regulado para a
temperatura e o tempo em estudo; utilizar uma velocidade de agitao igual a
80 rpm durante o contacto;
7. Arrefecer temperatura ambiente e separar as fases, usando uma bomba de
vcuo8. Pesar a gelatina (fase orgnica), e determinar o teor em humidade e o teor em
matria orgnica e mineral, e o teor em Crmio.
2.3.3. Flow-Sheet para o processo (Condies ptimas)
2.3.4. Tratamento Enzimtico
1. Pesar uma amostra de raspa moda;
2. Pesar uma quantidade da Enzima em estudo
10 g raspas couro modo1,2g de MgO100 mL gua
T= 80Cvagitao=80 rpmtcontacto=2h
Aquecimento comagitao
Gelatina Lama hmida
Filtrao
Anlises:% humidade,%MO,%MM,Crmio
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3. Misturar a amostra de raspa e Enzima pesada, com 100 mL de gua;
4. Adicionar uma quantidade de cido frmico, necessria para ajustar o pH
ptimo da Enzima
5. Colocar os matrazes no termostatizador tipo estufa regulado para atemperatura ptima da Enzima, durante 2h; utilizar uma velocidade de agitao
igual a 80 rpm durante o contacto;
6. Retirar do termostatizador, e medir o pH
7. Adicionar o xido de Magnsio, na quantidade estudada do ptimo
determinado anteriormente;
8. Preparar o processo de digesto alcalina num matraz devidamente tapado, a
fim de evitar a evaporao da mistura durante o aquecimento;
9. Colocar os matrazes no termostatizador tipo estufa regulado para a
temperatura e o tempo de contacto do ptimo; utilizar uma velocidade de
agitao igual a 80 rpm durante o contacto;
10. Arrefecer temperatura ambiente e separar as fases, usando uma bomba de
vcuo
11. Pesar a gelatina (fase orgnica), e determinar o teor em humidade e o teor em
matria orgnica e mineral, e o teor em Crmio.
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2.3.5. Flow-Sheet para o processo (Condies ptimas)
10 g raspas couro modo% de Enzima em estudo
100 mL gua0,005g cido Frmico
Aquecimento comagitao
T ptima da enzimavagitao=80 rpmtcontacto=2h
1,2g de MgO
Aquecimento comagitao
Filtrao
Gelatina Lama hmida
Anlises:% humidade,%MO,%MM,Crmio
T =80Cvagitao=80 rpmtcontacto=2h
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3. Resultados e Discusso
Com o objectivo de maximizar o rendimento da gelatina resultante da hidrlise, e
minimizar os custos envolvidos, realizaram-se vrios ensaios fazendo variaralternadamente um dos parmetros de operao (fixando todos os restantes), de modo a
avaliar a influncia de cada um na eficincia do processo.
Foi estudado o efeito dos seguintes parmetros:
o Temperatura
o Quantidade de xido de Magnsio
o
Tempo de contacto
3.1. Caracterizao da amostra inicial
A Caracterizao da raspa consiste na determinao do teor (em %) de:
Humidade
Matria Seca
Matria Mineral Matria Orgnica
Azoto Kjeldhal (TKN)
xido de Crmio
Tabela 5 Determinao do teor de Humidade e do teor em matria Orgnica e Mineral
Ensaio % Humidade % Seca % Mineral % Orgnica
1 52,2 47,8 10,4 89,6
2 52,4 47,6 8,3 91,7
3 52,1 47,9 8,9 91,1Mdia 52,3 47,7 9,2 90,8
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Caracterizao da amostra inicialCaracterizao da amostra inicialCaracterizao da amostra inicialCaracterizao da amostra inicial
52,2%52,2%52,2%52,2% 52,4%52,4%52,4%52,4% 52,1%52,1%52,1%52,1%
47,8%47,8%47,8%47,8% 47,9%47,9%47,9%47,9%
47,6%47,6%47,6%47,6%
8,9%8,9%8,9%8,9%8,3%8,3%8,3%8,3%10,4%10,4%10,4%10,4%
91,1%91,1%91,1%91,1%91,7%91,7%91,7%91,7%
89,6%89,6%89,6%89,6%
0
20
40
60
80
100
1 2 3
Cadinho
%
Humidade Materia Seca Materia mineral Materia Orgnica
Grfico 3 Caracterizao da amostra inicial
Tabela 6 Determinao do Azoto Kjeldhal (TKN)
EnsaioVAmostra
(mL)VTitulante
(mL)TKN
(mg/L)1 25 13,3 1490,72 25 13,4 1501,9
Mdia 13,4 1496,3
Tabela 7 Determinao do teor em xido de Crmio
Ensaio mRaspa V Tiossulfato de Sdio % Cr2O31
5,0446,4 3,38
2 6,2 3,27Mdia 6,3 3,33
NOTA: A determinao do teor de xido de Crmio na raspa obtida por titulao de acordocom o procedimento BS1309:1974 (mtodo da Fuso Alcalina).
3.2. Optimizao das condies operatrias
Para optimizar as condies operatrias do processo de Hidrlise Alcalina,
efectuaram-se vrios ensaios nos quais se fez variar a temperatura (T), o tempo de
contacto (t) e a quantidade de xido de Magnsio (M) utilizado, de forma a avaliar o seu
efeito essencialmente sobre o rendimento da extraco da gelatina.
Para avaliar os resultados efectuou-se uma anlise por Experimentao Factorial.
Esta parte do trabalho experimental pretende determinar a influncia de um certo nmero
de variveis, como o tempo de contacto (t), a Temperatura (T), e a quantidade de xido
de Magnsio (M), isoladamente (efeitos) e em conjunto (interaces), sobre a grandeza R(o rendimento de extraco da gelatina). Ento, pretende-se reunir informao sobre a
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funo R= f (t, T, M) dentro de uma certa gama de valores para as variveis t, T, e M. A
funo R= f (t, T, M.) no conhecida teoricamente e o objectivo da experimentao
determinar quais as variveis, e quais as interaces entre variveis, que afectam
significativamente a grandeza R, quais os valores de t, T, e M aos quais corresponde o
valor ptimo de R.
Um dos objectivos da experimentao factorial determinar, com um mnimo de
esforo, os efeitos e interaces de cada factor dentro da gama de valores ensaiados.
Simultaneamente os ensaios devem ser conduzidos de forma a reunir informao
suficiente para decidir quantos e quais factores e interaces so significativos e se ou
no necessrio considerar um modelo mais complexo (envolvendo um maior nmero de
factores e interaces e/ou funes mais complexas) a fim de descrever
convenientemente o fenmeno em estudo. Para tal ser necessrio recorrer a tcnicas
estatsticas (teste de hipteses, anlise da varincia).
A fim de evidenciar a varincia de R (ou seja, reunir informao suficiente sobre a
funo R) necessrio conduzir experincias em condies experimentais to diferentes
quanto possvel e para cobrir toda a gama de condies experimentais em estudo.
Vamos estudar o efeito de trs variveis, t, T, M. Considerando um majorante e
um minorante para cada varivel, definimos um cubo no interior do qual se situam todos
os tratamentos com interesse. Convm-nos que os tratamentos a ensaiar estejam
disseminados neste volume (por exemplo, mas no necessariamente, correspondendo
aos vrtices do cubo) de forma a reunir o mximo de informao sobre a funo com um
mnimo de trabalho experimental.
Um plano factorial completo obriga a um total de N experincias, com N=nm
(sendo n o numero de variveis, e m o numero de nveis) . Considerando que cada uma