| Summary: | Orientador : Prof. Dr. Julio Cesar de Carvalho === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa: Curitiba, 27/03/2015 === Inclui referências : f. 79-83 === Área de concentração: Agroindústria e biocombustíveis === Resumo: Ácido itacônico (AI) é um produto químico promissor que tem uma ampla
gama de aplicações e pode ser obtido em grande escala por processos
fermentativos. A separação de AI a partir do caldo fermentativo tem um impacto
considerável no custo total da produção. Por conseguinte, a procura de processos
para a recuperação de ácidos orgânicos com alta eficiência e baixo custo é um dos
passos chave para a substituição de produtos de base petroquímica. Apesar dos
avanços biotecnológicos em frente aos processos fermentativos, o principal
obstáculo ainda é a separação e purificação. Uma revisão sobre os principais
métodos de separação foi realizada nesse trabalho e fomentou as diretrizes dessa
investigação. Um dos métodos mais comuns para a separação de ácidos orgânicos
envolve a precipitação e ressolubilização (regeneração). Os estudos sobre a
precipitação de AI são dificilmente encontrados na literatura, embora estejam bem
desenvolvidos. Neste estudo, os dados da solubilidade de itaconato de cálcio foram
determinados de modo a avaliar o potencial de precipitação de AI. O processo foi
muito dependente da temperatura, com recuperação de 88 a 97% na faixa de 20 a
80°C. A separação de AI a partir de soluções aquosas usando resinas comerciais de
troca iônica fortemente básicas foi outra investigação realizada. A adsorção foi
investigada para determinar os efeitos da concentração inicial de AI, pH e
temperatura. As isotermas clássicas de Freundlich e Langmuir e a cinética de
pseudo-segunda ordem foram utilizadas para calcular os parâmetros de adsorção.
Um modelo matemático simplificado foi desenvolvido e validado com dados
experimentais de uma coluna de leito fixo. Durante os experimentos, um método
analítico foi desenvolvido para a determinação da concentração de AI em solução
aquosa.
Palavras-chave: Recuperação de Ácidos Orgânicos, Ácido Itacônico, Análise,
Precipitação, Adsorção. === Abstract: Itaconic acid (IA) is a promising chemical product, which has a wide range ofapplications and can be obtained in large scale by fermentative processes. Theseparation of IA from fermented broth has a considerable impact in the total cost ofproduction. In that way, the search for high efficiency and low cost processes oforganic acids recovery is one of the key steps to the replacement of petrochemicalbasedproducts. Despite the important biotechnological advances in fermentativeprocesses, the biggest remaining obstacles remain being the separation andpurification. In this work, a review of the main separation methods has been doneshowing that the most common methods of organic acids separation involvesprecipitation and regeneration. Studies about IA precipitation are rare in the literature.In this study, the data about calcium itaconate solubility were determined as a meansto evaluate IA precipitation potential. The process is dramatically dependent oftemperature, with recovering yields ranging from 88 to 97% at temperatures of 20 to80ºC. Another investigation made was the IA separation from aqueous solutionsusing strongly basic commercial ion-exchange resins. This adsorption method wasinvestigated in order to determine the effects of IA initial concentration, pH andtemperature. The classical isotherms of Freundlich and Langmuir and a pseudosecondorder kinetics were used to calculate the adsorption parameters. A simplifiedmathematical model was developed and evaluated with experimental data obtainedfrom a fixed bed column. During the experiments, an analytical method wasdeveloped to determine the concentration of IA in aqueous solution.Key words: Organic Acids Recovery, Itaconic Acid, Analysis, Precipitation,Adsorption.
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