Loading…

Flash Player 9 (or above) is needed to view presentations.
We have detected that you do not have it on your computer. To install it, go here.

Like this presentation? Why not share!

M Sc Presentation

on

  • 670 views

 

Statistics

Views

Total Views
670
Views on SlideShare
668
Embed Views
2

Actions

Likes
0
Downloads
5
Comments
0

1 Embed 2

http://www.linkedin.com 2

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

M Sc   Presentation M Sc Presentation Presentation Transcript

  • Contribució a l’ estudi de les transicions tèrmiques de films de gelatina obtinguts a partir de rebaixadures de pell cromada Consell Superior d’Investigacions Científiques – Centre d’ Investigacio i Desenvolupament (CSIC – CID). Departament d’Ecotecnologies Universitat de Barcelona (UB) Facultat de Química Departament d’Enginyeria Química i Metal·lúrgia Eduard Hernàndez i Balada Coordinadors del Màster Dr. José Costa López (UB) Dr. Jaume Cot Cosp (CSIC-CID) Dimecres, 21 de desembre de 2005
    • Introducció
      • Pell, curtits i gelatina.
      • Tècniques calorimètriques: DSC, TMA, TG.
    • Materials i mètodes
    • Resultats i discussió
      • Anàlisi de les mostres: tests analítics i calorimètrics.
      • Estudi de l’efecte de tres variables:
        • Base hidrolitzant.
        • Desmineralització.
        • Oxazolidina.
    • Conclusions
    Estructura del Màster
  • 1. Introducció La pell Producció de cuir a partir de pell en brut 33 % de proteïna: el 95 % és col·lagen View slide
  • 1. Introducció La curtició Transformació d’una matèria susceptible de podrir-se (pell en brut) en una que ja no ho és (cuir). Es pot dur a terme tan amb productes: orgànics: extractes vegetals, quinona, olis, parafines… inorgànics: sals d’alumini, crom…
    • Augmenta la força mecànica de la pell.
    • És ideal com a producte semiacabat ( wet-blue ).
    • Augmenta la resistència a la calor.
    • És un procés econòmic i ràpid (entre 4 i 6 hores).
    View slide
    • Introducció
    La gelatina Obtinguda per dissolució o degradació de les fibres de col·lagen. Mètodes d’ obtenció Via àcida Gelatina tipus A . Procés específic per a ossos i pell porcina, d’animals que no excedeixen els 6 mesos d’edat. Via alcalina Gelatina tipus B . Procés aplicat majoritàriament a pells i ossos d’origen vacú, amb animals de més edat que en la via àcida.
  • 1. Introducció Propietats característiques de la gelatina Gelificació Viscositat Solubilitat Propietats amfòteres Inflament Poder col·loidal … En solució Film Propietats mecàniques Mòdul de Young Elongació Flexibilitat Esforç de trencament Temperatures de transició (T g , T D , T m ) Propietats de barrera (OP, WVP…) …
  • 1. Introducció Crosslinking Introduir, de forma irreversible, nous enllaços intra i intermoleculars entre les molècules de gelatina. Tipus Físic: Assecat, escalfament, irradiació… Químic: S’hi inclouen reactius tals com aldehids, èters, azides, carbodiimides, alcohols, polímers, sucres, enzims… Reacció amb la oxazolidina
  • 1. Introducció Reacció amb la oxazolidina 1. Síntesi d’una oxazolidina 3. Obertura de l’anell 4. Reticulació amb la cadena proteica 2. Formació de l’anell heterocíclic
  • Tècniques calorimètriques TMA DSC TG Differential Scanning Calorimetry Thermomechanical Analysis Thermogravimetry Mostra Reactiu: calor Senyal o resposta 1. Introducció
  • DSC (Differential Scanning Calorimetry) Estudiar els canvis energètics experimentats per la mostra amb la temperatura. Corba representativa de l’escaneig d’un polímer: 1. Introducció
  • TMA (Thermomechanical Analysis) Estudia la contracció o expansió d’un material sota l’acció d’una càrrega negligible. Addicionalment, s’estudia també l’efecte exercit per la temperatura. Determinació de la dilatació amb la temperatura, sota l’acció d’una càrrega prefixada. Determinació de la dilatació amb la càrrega aplicada, a una determinada temperatura. 1. Introducció
  • TG (Thermogravimetry) Mesurar els canvis de massa experimentats per la mostra amb la temperatura. 1. Introducció
  • 2. Part experimental
    • Desadobament de les rebaixadures.
    2. Obtenció de la gelatina, emprant com a base hidrolitzant NaOH (0.2 M) o be NH 3 (15 % v/v). La concentració de pell es del 14 % w/v i la hidròlisi es duu a terme en un bany de glicerina a 80 ºC durant una hora. 3. Desmineralització: columna catiònica forta seguida d’una aniònica feble. Totes dues encamisades per on circula aigua calenta (55 ºC).
  • 4. Reacció amb la oxazolidina: s’empra una concentració de reactiu del 2 % v/v, durant 15 min a 35 ºC. 5. Obtenció ( casting ) del film: s’obtenen a la base de càpsules de Petri un cop evaporada l’aigua. Un cop secs es mantenen en un dessecador contenint NH 4 NO 3 , per assegurar una humitat relativa del 63 %. 2. Part experimental
  • 2. Part experimental No Sí NH 3 8 Sí No NH 3 7 No Sí NH 3 6 No No NH 3 5 Sí Sí NaOH 4 Sí No NaOH 3 No Sí NaOH 2 No No NaOH 1 Oxazolidina Desmineralització Base hidrolitzant Gelatina #
    • Tests Analítics : pH, Humitat, Cendres, Nitrogen Kjeldahl, Crom, grau de reactivitat de la oxazolidina.
    • DSC
    • S empren gresols de tapa:
    • Tancada
    • Microperforada
    • Perforada
    0 a 120 ºC, a 10 ºC·min -1 0 a 260 ºC, a 10 ºC·min -1 C. TMA Sonda a compressió, estrès periòdic de 0.1 a 0.2 N a una freqüència de 1/12 Hz. De 25 a 250 ºC a 10 ºC·min -1 . D. TG S’empra un gresol amb tapa microperforada. De 25 a 350 ºC a 10 ºC·min -1 . 2. Part experimental
  • 3. Resultats i discussió Tests analítics 526 16,18 16,06 0,76 15,96 5,15 6 490 15,95 15,88 2,78 16,19 9,30 5 684 15,96 15,64 1,99 15,05 5,83 2 555 17,24 15,57 9,67 14,49 9,38 1 Crom (ppm) a Nitrogen (%) a,b Nitrogen (%) a Cendres (%) a Humitat (%) pH Film #
  • 3. Resultats i discussió Tests analítics
  • DSC per al film #1 (a): perforat; (b): microperforat; (c): tancat 3. Resultats i discussió mW 5 °C 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 (a) (b) (c) T g ’ T g ’ T D T D
  • DSC per al film # 2 (a): perforat; (b): microperforat; (c): tancat 3. Resultats i discussió mW 5 °C -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 (b) (a) (c) T g ’ T g ’ T D T D
  • La temperatura de transició vítria (a): primer escalfament; (b): segon escalfament 3. Resultats i discussió
  • La temperatura de transició vítria… … depèn fortament del contingut d’aigua. També es dóna una forta relació de dependència respecte la temperatura de desnaturalització. 3. Resultats i discussió
  • Anàlisi TMA E-Storage (E’): mòdul d’emmagatzematge E-Loss (E’’): mòdul de pèrdues Tan δ: angle de desfassament E: mòdul de Young complex 3. Resultats i discussió
  • TMA per al film #1 (a): E-Storage; (b): E-Loss; (c): tan δ 3. Resultats i discussió
  • TMA per al film #2 (a): E-Storage; (b): E-Loss; (c): tan δ 3. Resultats i discussió MPa 50 °C 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 rad 0.2 °C 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 (a) (b) (c) T g ’ T g ’ T m T m
  • 3. Resultats i discussió TG per als films fets amb sosa (a): no desmineralitzat, no reaacionat; (b): no desmineralitzat, reaccionat; (c): desmineralitzat, no reaccionat; (d): desmineralitzat, reaccionat Aigua no lligada Aigua lligada Descomposició tèrmica % 20 °C 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 (a) (d) (c) (b)
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de transició vítria Base hidrolitzant
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de transició vítria Desmineralització
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de transició vítria Oxazolidina
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la desnaturalitzacíó Base hidrolitzant
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la desnaturalització Desmineralització
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la desnaturalització Oxazolidina
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de fusió Base hidrolitzant
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de fusió Desmineralització
  • 3. Resultats i discussió Efecte de les variables d’estudi en la temperatura de fusió Oxazolidina
  • 4. Conclusions
    • Es desenvolupa un procés per a transformar les rebaixadures de pell cromada en un producte de més alt valor afegit, els films de gelatina.
    • La desmineralització de la gelatina en un procés de dues etapes en redueix de forma efectiva el contingut de cendres, obtenint una gelatina que compleix amb la normativa de la technical grade gelatin .
    • Es conclou una molt elevada reactivitat entre la gelatina i la oxazolidina, essent pràcticament del 100 % en la gelatina feta amb amoníac.
    • Es distingeixen dos tipus d’aigua existents en els films de gelatina. D’una banda, una aigua no cristal·litzable o no lligada, que volatilitza al voltant dels 100 ºC; de l’altra, una aigua lligada als grups polars del polímer, que actua com a plastificant i s’evapora en l’interval 150-180 ºC.
    • La temperatura de transició vítria dels films de gelatina es determina com l’ onset del canvi de pendent de la línia de base, i va acompanyada d’un pic de relaxació. En el TMA, es registra com l’ onset de la primera caiguda en la corba E- Storage .
  • 4. Conclusions
    • La desnaturalització és un fenomen detectable en el DSC mitjançant un pic endotèrmic poc energètic. No es pot determinar en el TMA.
    • La temperatura de fusió es determina com l’ endset de la segona caiguda en les corbes E-Storage i E-loss del TMA.
    • La base hidrolitzant no té pràcticament influència en el valor de T g ’ . En canvi, sí que afecta a l’estabilitat tèrmica dels films, ja que els fets amb amoníac presenten uns valors més alts de T D i ΔH. Tot i així, fonen prematurament en comparació als de sosa a causa de la feblesa dels enllaços per pont d’hidrogen establerts amb l’estructura col·lagènica.
    • La desmineralització augmenta tant els valors de T g ’ com T m , a causa d’una major proporció d’enllaços per pont d’hidrogen. En canvi, són menys estables tèrmicament.
    • La reacció amb la oxazolidina no provoca canvis significatius en cap de les tres transicions tèrmiques. Les diferències observades fan pensar que en unes certes característiques plastificants d’aquest compost vers els films de gelatina.