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dc.creatorSetter, Carine-
dc.date.accessioned2023-03-20T14:05:01Z-
dc.date.available2024-04-01-
dc.date.available2023-03-20T14:05:01Z-
dc.date.issued2023-03-20-
dc.date.submitted2022-12-19-
dc.identifier.citationSETTER, Carine.Secagem por pulverização de suspensões de celulose microfibrilada: rendimento, caracterização e redispersão para produção de filmes. 2022. 133 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/56293-
dc.description.abstractThe high amount of water present in cellulose micro/nanofibril (MFC/CNF) suspensions (>95%) is one of the main obstacles that limits its industrial application and large-scale commercialization. Thus, spray drying may be an alternative to overcome the problems caused by low solids concentration. However, producing powderedMFC/CNF with the ability to re-disperse into suspension and obtaining higher spray drying yields are challenges that still need to be overcome.The general objective of this study was to investigate the effect of adding cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to MFC/CNF suspensions on the spray drying efficiency, its effects on the dried MFC/CNF, and the redispersibility of the produced dried materials. Untreated MFC/CNF were produced and pretreated with sodium silicate at 5% and 10% (w/w) concentration and oxidized with 2,2,6,6,-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO). Then, the MFC/NFC were treated with the cationic surfactant CTAB and subsequently spray dried. In a second stage, the redispersity by the ultrasonic method of the spray-dried MFC/CNF aggregateswas investigated for the production of cellulosic films by casting method. This thesis was divided into two articles.The first article discusses the yield of the spray-drying process of MFC/CNF suspensions, as well as on the microstructural, thermal, chemical and water stability characterization of the original MFC/CNF suspensions and the spray-dried cellulosic microparticles.The second article discusses the microstructural, physicomechanical, optical, water vapor barrier and surface properties of the films produced with the original suspensions and with the ultrasonically redispersed cellulosic microparticles. The highest drying yield was obtained for the MFC/CNF suspensions pretreated with sodium silicate and CTAB surfactant, S5-CTAB (48%) and S10-CTAB (51%), with lower viscosities. The dimensions of the MFC/CNF were not preserved after the spray drying process, however the crystalline fraction of all particles produced was higher than that of the original MFC/CNF. All materials, original and spray-dried MFC/CNF, were thermally stable at elevated temperatures (>200 °C).The water stability test revealed that the oxidation reaction was essential to obtain moderately stable suspensions both before and after spray drying (Article 1). Redispersion of the aggregated particles was favored for the MFC/CNF with addition of CTAB surfactant. Specifically, the results proved that for TEMPO-oxidized MFC/CNF the aggregates were completely broken, providing films with high tensile strength (87.8 MPa), excellent water vapor barrier property (water vapor permeability 4.2 g mm/m² day kPa; water vapor permeation rate 353.7 g/m² day) and higher optical transmittance. It is concluded that theyield of MFC/CNF powder from spray drying process can be maximized by employing less viscous MFC/CNF suspensions. Furthermore, the addition of CTAB surfactant in the MFC/CNF suspensions proved to be an effective strategy capable of minimizing undesirable structural changes resulting in irreversible aggregation, facilitating the redispersion of the produced dried particles.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectNanotecnologiapt_BR
dc.subjectSpray-Dryerpt_BR
dc.subjectRedispersãopt_BR
dc.subjectHornificaçãopt_BR
dc.subjectNanocelulosept_BR
dc.subjectNanocompósitospt_BR
dc.subjectBiofilmespt_BR
dc.subjectNanotechnologypt_BR
dc.subjectRedispersionpt_BR
dc.subjectHornificationpt_BR
dc.subjectNanocellulosept_BR
dc.subjectNanocompositespt_BR
dc.subjectBiofilmspt_BR
dc.titleSecagem por pulverização de suspensões de celulose microfibrilada: rendimento, caracterização e redispersão para produção de filmespt_BR
dc.title.alternativeSpray drying microfibrillated cellulose suspensions: yield, characterization and redispersion for film productionpt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós- Graduação em Ciência e Tecnologia da Madeirapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Oliveira, Tiago José Pires de-
dc.contributor.advisor-co1Tonoli., Gustavo Henrique Denzin-
dc.contributor.referee1Protásio, Thiago de Paula-
dc.contributor.referee2Cardoso, Cássia Regina-
dc.contributor.referee3Moreira Neto, João-
dc.contributor.referee4Moreto, Jeferson Aparecido-
dc.description.resumoA elevada quantidade de água contida nas suspensões de micro/nanofibrilas (MFC/NFC) de celulose (>95%) é um dos principais obstáculos que limita à sua aplicação industrial e comercialização em larga escala. Assim, a secagem por pulverização pode ser uma alternativa para superar os problemas causados pela baixa concentração de sólidos. Contudo, produzir MFC/NFC em pó com capacidade de se redispersar novamente em suspensão e obter maior rendimento de secagem por pulverização são desafios que, ainda, precisam ser superados. O objetivo geral deste estudo foi investigar o efeito da adição de surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) em suspensões de MFC/NFC sobre a eficiência de secagem por pulverização, seus efeitos nas MFC/NFC secas e na capacidade de redispersão dos materiais secos produzidos. Foram produzidas MFC/NFC não tratadas e pré-tratadas com silicato de sódio a concentração de 5% e 10% (m/m) e oxidadas com 2,2,6,6,-tetrametilpiperidinil-1-oxil (TEMPO). Em seguida, as MFC/NFC foram tratadas com o surfactante catiônico CTAB e, posteriormente, secas por pulverização. Em um segundo momento, foi investigado a capacidade de redispersão pelo método de ultrassom das MFC/NFC secas por pulverização, para produção de filmes celulósicos pelo método casting. Esta tese foi dividida em dois artigos. O primeiro artigo aborda sobre o rendimento do processo de secagem por pulverização das suspensões de MFC/NFC, bem como sobre a caracterização microestrutural, térmica, química e estabilidade em água das suspensões de MFC/NFC originais e das micropartículas secas por pulverização. O segundo artigo discute as propriedadesmicroestruturais, físico-mecânica, ópticas, de barreira ao vapor de água e de superfície dos filmes produzidos com as suspensões originais e com as micropartículasredispersas por ultrassom. Omaior rendimento de secagem foi obtido para as suspensões deMFC/NFC pré-tratadas com silicato de sódio e surfactante CTAB, S5-CTAB (48%) e S10-CTAB (51%), com menores viscosidades. As dimensões das MFC/NFC não foram preservadas após o processo de secagem por pulverização, contudo a fração cristalina de todas as partículas produzidas foi superior ao das MFC/NFC originais. Todos os materiais, MFC/NFC originais e micropartículas secas, foram estáveis termicamente a temperaturas elevadas (>200 °C). O ensaio de estabilidade em água revelou que a reação de oxidação foi essencial para se obter suspensões moderadamente estáveis tanto antes, como após a secagem por pulverização (Artigo 1). A redispersão das partículas agregadas foi favorecida para as MFC/NFC com adição de surfactante CTAB. Especificamente, os resultados comprovaram que para as MFC/NFC TEMPO-oxidadas os agregados foram totalmente rompidos, fornecendo filmes com elevada resistência à tração (87,8 MPa), excelente propriedade de barreira ao vapor de água (permeabilidade ao vapor de água 4,2 g mm/m² dia kPa; taxa de permeação ao vapor de água 353,7 g/m² dia) e maior transmitância óptica. Conclui-se que o rendimento de MFC/NFC em pó a partir do processo de secagem por pulverização pode ser maximizado empregando suspensões de MFC/NFC menos viscosas. Além disso, a adição de surfactante CTAB nas suspensões de MFC/NFC provou ser uma estratégia eficaz capaz de minimizar as alterações estruturais indesejáveis que resultam em agregação irreversível, o que facilita a redispersão das partículas secas produzidas.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciências Florestaispt_BR
dc.subject.cnpqCiência e Tecnologia da Madeirapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1359836504994633pt_BR
Appears in Collections:Ciência e Tecnologia da Madeira - Doutorado (Teses)



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