ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Físico-Química
Autores
Sfair Pires, A.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ) ; Rodrigues, W.L. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ) ; Pantoja Campos, E.G. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ) ; Costa, F.M.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ) ; Moreira de Jesus, A. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ) ; Nascimento, J.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ)
Resumo
O presente artigo teve como objetivo estudar o comportamento dos sistemas bifásicos constituídos de Polietilenoglicol (PEG) e fosfato de potássio bibásico (K2HPO4), na temperatura de 30oC e pH4. Para esse estudo foram necessários a construção de curva binodal, curva de calibração, pontos das linhas de amarração e correlação de Othmer e Hand. O método utilizado para a obtenção da curva binodal foi o turbidimetrico, na quantificação dos componentes das fases utilizou-se o índice de refração. A equação da curva binodal teve R2 de 0,9978 e desvio médio relativo de 0,012%. Na equação da curva de calibração o R2 foi de 0,9999 com desvio médio relativo de 0,0002885. Ambos demonstram ótima precisão e fidelidade aos dados obtidos, permitindo um bom estudo do sistema e suas fases.
Palavras chaves
índice de refração; sistema aquoso bifásico; polietilenoglicol
Introdução
Uma técnica alternativa de extração liquido-liquido vem sendo amplamente utilizada, o sistema aquoso bifásico (SAB). Esse sistema vem sendo utilizado a fim de eliminar algumas das desvantagens das outras técnicas de extração convencionais, e devido a sua biocompatibilidade, baixo custo e facilidade de operação que permite um seletivo e rápido processo de extração, podendo ser utilizado em escala industrial. Os SABs são formados pela mistura de dois polímeros, ou um polímero e um sal resultando em duas fases imiscíveis em equilíbrio. Uma das principais vantagens do SAB é o ambiente aquoso, que oferece condições adequadas à distribuição das biomoléculas, tais como as proteínas, nas fases, sem que ocorram mudanças na sua conformação e consequente perda de atividade biológica (COIMBRA e TEIXEIRA, 2009). Em um SAB, quando as espécies químicas (polieletrólitos, polímeros, líquidos iônicos, álcoois, entre outras) são misturadas em determinadas composições e temperaturas, dividem-se em duas fases de diferentes composições. As fases apresentam diferentes propriedades termodinâmicas, como índice de refração, composição e massa volumétrica. Mas quando as duas fases do SAB estão em equilíbrio, nenhuma propriedade termodinâmica varia, e não existe troca de matéria e energia entre as fases. Essas fases são separadas por uma interface, que é a região onde as propriedades termodinâmicas de cada fase transitam para valores diferentes (CARVALHO et al., 2007). Para aplicar os sistemas aquosos bifásicos ao estudo de partição de biomoléculas é necessário o conhecimento prévio de seus diagramas de fases. Esses diagramas representam graficamente a composição na qual se formam duas fases líquidas em equilíbrio termodinâmico. Podendo ser de forma triangular ou retangular.
Material e métodos
Os sistemas aquosos bifásicos desejados, compostos de PEG-sal-água, foram produzidos com base em metodologia descrita por ALBERTSSON (1970), a partir de soluções padrão com concentrações de 50% m/m para o PEG, e 20% m/m para fosfato de potássio com pH 4. As soluções foram preparadas utilizando balança analítica, e reservadas em local livre de luz até o uso. Através da titulação turbidimétrica (ALBERTSSON, 1985), a qual indica o início da região gráfica que representa a solução bifásica, foi obtida a curva binodal do sistema PEG 6000 + fosfato de potássio bibásico + água. O sistema foi analisado a temperaturas de 30°C. Foram reproduzidos pontos da curva binodal e realizadas leituras, com o auxílio de um refratrômetro de bancada, do índice de refração desses pontos para obtenção da curva de calibração, correlacionados em uma equação os dados de concentração e índice de refração. A partir desses dados, três pontos globais foram selecionados para montagem das linhas de amarração. Após montagem dos pontos globais em tubos de ensaio, agitou-se, e levou-se à estufa por 24 horas nas temperatura de 30ºC. Destes pontos globais foram diretamente aferidos, os índices de refração das partes superiores e inferiores. As correlações foram testadas pelas equações de Othmer e Tobias, e Hand.
Resultado e discussão
Na Figura 1 está representada a curva binodal, a qual demonstra a relação
entre a concentração de polímero PEG 6000 e o sal fosfato de potássio
monobásico, a 30ºC. O gráfico apresenta duas regiões distintas, a região
monofásica, que ocorre abaixo da curva, e a região bifásica, que ocorre
acima da curva binodal. A equação empírica EQ1 que correlaciona os dados
experimentais de equilíbrio, tem seu R² = 0,9978, indicando grande
compatibilidade.
Pontos da curva binodal foram reproduzidos e tiveram seus índices de
refração aferidos, para representar a correlação entre o índice de refração
e a concentração dos componentes da mistura, Utilizou-se a equação empírica
EQ2, cujo R² = 0,9999, tendo desvio médio de 0,0002885%, demonstra que a
correlação para os dados é ótima. A representação gráfica desses dados é a
figura 2.
Utilizando-se das equações EQ1, EQ2 e o balanço de massa da equação EQ3,
pode-se determinar as frações de cada componente presente nas fases
superiores e inferiores dos pontos globais do SAB através do índice de
refração, para obtenção das linhas de amarração. Através das linhas de
amarração, poderemos estimar dados de outras composições, além das obtidas
experimentalmente (KANDA, 2013).
A tabela 1 demonstra a linearidade dos dados obtidos experimentalmente a
partir do ajuste das retas das equações de Othmer e Tobias, e de Hand,
apresentadas nas equações (EQ4) e (EQ5), como seus valores de R2 são
próximos de 1, há uma boa correlação entre os dados experimentais.
Conclusões
Os componentes escolhidos para a formação do SAB apresentaram uma curva binodal descrita por uma equação logarítmica com coeficiente de correlação R2 0,9978 e desvio médio relativo de 0,012%. Na curva de calibração, cuja representação foi descrita por uma equação de 2ª ordem o coeficiente de correlação R2 foi 0,9999 com desvio médio relativo de 0,0002885%. A metodologia empregada utilizando o índice de refração para quantificar os componentes em cada fase mostrou-se de fácil e eficiente aplicação na quantificação dos componentes nas fases superior e inferior.
Agradecimentos
Referências
ALBERTSSON, P-Ä. Partition Of Cell Particles and Macromolecules In Polymer Two-Phase Systems. New York: John Wiley. 1970.
ALBERTSSON, P.A. Partition of cell and macromolecules. New York: John Wiley, 1985.
CARVALHO, C. C.; COIMBRA, J. S. R.; COSTA, I. A. F.; MINIM, L. H.; MAFFIA, M. C. Equilibrium Data for PEG 4000 + Salt + Water Systems from (278.15 to 318.15) J. Chem. Eng. Data , 52, p. 351-356, 2007.
COIMBRA, J.S. R.; TEIXEIRA, J. Engineering Aspects of Milk and Dairy Products. Boca-Raton, CRC Press, 2009.
KANDA,L. R. S. Estudo do equilíbrio líquido-líquido e de propriedades de excesso em sistemas envolvendo palmitato de etila, ácidos graxos livres, álcoois, água e glicerol, Dissertação de mestrado da Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2013.
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