Termodinâmica e otimização da transferência de norbixina em sistemas aquosos bifásicos

Abstract

Partição do corante natural norbixina ( ) foi estudado em sistemas aquosos bifásicos formados pela mistura de soluções de polímero ou copolímero com solução aquosa de sal (tartarato ou succinato de sódio). O coeficiente de partição do corante norbixina foi investigado como função do pH, massa molar do polímero, hidrofobicidade, comprimento da linha de amarração (CLA) do sistema e natureza do eletrólito. Através de planejamento composto de face centrada (CCF), determinou-se a otimização do processo de partição da norbixina, onde verificou-se que tal fenômeno é altamente dependente da natureza do eletrólito e hidrofobicidade do sistema, bem como do valor do CLA. Valores de entre 8 e 130 foram encontrados, indicando a potencialidade dos SAB como método de préconcentração/ purificação do corante norbixina. Moléculas de norbixina se concentraram na fase rica em polímero indicando uma interação entálpica específica entre o soluto e o pseudo-policátion, o qual é formado pela adsorção do cátion ao longo da cadeia polimérica. Os parâmetros termodinâmicos de transferência (ΔtrG,ΔtrH e ΔtrS) indicam que a concentração preferencial da norbixina na fase superior é favorecida pelos fatores entálipicos e entrópicos, pois ambos contribuem para uma redução para a energia livre de Gibbs do sistema.

Partition of natural dye norbixin have been studied in aqueous biphasic systems formed by mixing solutions of polymer or copolymer with an aqueous solution of salt (sodium tartrate or succinate). The partition coefficient of dye norbixin, , was investigated as a function of pH, polymer molecular weight, hydrophobicity, Tie-Line Length (TLL) of the system and nature of the electrolyte. Using a face-centered central composite design (CCF) it was determined the optimum conditions for the partitioning process of the norbixin, where it was found that this phenomenon is higly dependent on the nature of the electrolyte, polymer hydrophobicity and values of TLL. Values between 8 and 130 were found, indicating the potential of ATPS as a method of pre-concentration/purifying dye norbixin. The molecules of norbixin concentrated on polymer-rich phase indicating a specific interaction enthalpy between the solute and pseudo-polycation, which is formed by the cation adorption along the polymer chain. Thermodynamic parameters of transfer (ΔtrG, ΔtrH e ΔtrS) indicate that the preferencial concentration of norbixin the top phase is favored by enthalpic and entropic factors, since both contribute to a reduction for the Gibbs free energy of the system.