Job of method of contribution of groups in the calculation and prediction of fisi-quimicas properties

Abstract

Orientador: Antonio Jose de Almeida MeirellesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Métodos de contribuição de grupos têm sido ferramenta útil no cálculo de coeficientes de atividade nos mais variados sistemas. Em sistemas aquosos, e mais especificamente naqueles que possuem compostos biológicos como açúcares, arninoácidos, sais orgânicos, polímeros, etc., o uso de métodos de contribuição de grupos para a correlação e predição do equilíbrio de fases tem crescido nos últimos anos. Em alimentos e em biotecnologia, os sistemas são geralmente multicomponentes e por essa razão, a aplicação de métodos de contribuição de grupos torna-se atraente partindo-se do princípio que, de posse dos parâmetros de interação entre grupos, é possível calcular propriedades de sistemas mais complexos a partir de parâmetros obtidos da correlação a dados experimentais de sistemas mais simples. Neste trabalho, os métodos de contribuição de grupos ASOG, UNIF AC, VERS e UNIMOD foram empregados em diferentes sistemas para a correlação e predição de propriedades fisico-químicas. Os compostos estudados foram: polióis, aminoácidos, maltodextrinas e polietileno glicóis (pEG)s, sendo os três primeiros compostos geralmente encontrados em sistemas alimentícios, e o PEG é bastante utilizado em sistemas aquosos bifásicos para o estudo do equilíbrio e separação de biomoléculas. Propriedades fisico-químicas como atividade de água, solubilidade, depressão do ponto de congelamento, pH, espalhamento de luz, entalpia de diluição e viscosidade, são algumas das propriedades determinadas e/ou retiradas da literatura usadas para a correlação e predição empregando os modelos acima citados. A intenção deste trabalho foi então, testar os métodos de contribuição de grupos para o cálculo de propriedades fisico-químicas tratando também das particularidades de cada sistema estudado, como a dissociação parcial dos aminoácidos, o efeito de proximidade dos grupamentos hidroxilas nos polióis e a polidispersão das maltodextrinas. Também são apresentados resultados da correlação e predição de viscosidades de sistemas aquosos contendo PEGs por um modelo semi-empírico que não trata da contribuição de grupos mas considera a hidratação das moléculas desses polímeros em meio aquosoAbstract: Group contribution methods have been used as a useful tool for calculating activity coefficients in different types of systems. In aqueous systems, specifically those containing biological compounds such as sugars, amino acids, organic salts, polymers, etc., the use of group contribution models for correlating and predicting phase equilibrium has increased in the last years. In the food and in the biotechnology areas, the systems are generally multicomponent, and for this reason, the use of group-contribution methods becomes an attractive tool considering the possibility of calculation of properties in complex systems with parameters adjusted for simple ones. In this work, the group-contribution models ASOG, UNIF AC, VERS and UNIMOD were utilized in different types of systems for the correlation and prediction of physical chemical properties. The studied compounds were: polyols, amino acids, maltodextrins and polyethylene (glycols) (pEG)s, which the first three compounds are found in food systems, and PEGs are wide used in aqueous-two-phase systems to study equilibrium and separation of biomolecules. Physical-chemical properties such as water activity, solubility, fteezing point depression, pH, light scattering, enthalpy of dilution and viscosity are some of the properties experimentally determined and/or found in literature used in this work for the correlation and prediction using the above cited models. Thus, the objective of this work was to test the group-contribution models for calculating physical-chemical properties considering the particularities of each system such as partial dissociation phenomena in aqueous amino acid systems, proximity effect of hydroxyl groups in polyols, and polydispersity of maltodextrins. It is also presented in this work, the results of viscosity correlation and prediction in aqueous PEG solutions by a semi-empirical equation that does not consider group contributions but take into account the hydration of the polymer molecules in aqueous mediaDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento