Orientador : Fumio Yokoya / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bromberg_Renata_M.pdf: 2384745 bytes, checksum: d15c334f5c97e3a181ac1316808d6746 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A floculação da levedura Saccharomyces cerevisiae provocada pela bactéria Lactobacil/us fermentum causa sérios prejuízos à fermentação alcoólica, uma vez que reduz o número de células utilizado durante o processo e propicia a proliferação de contaminantes. O mecanismo de floculação foi estudado através do efeito de modificadores químicos de proteínas e de carboidratos da parede celular, da ação de íons, e da lectina concanavalina A. Determinou-se uma relação entre as concentrações de células da bactéria e da levedura, a qual resulta na condição de máxima floculação, compreendendo, respectivamente, valores de 0,16 g/l e de 3,39 g/l (massa seca). Dentre os íons analisados, verificou-se: que os íons Ba+2, Ca+2, Sr+2, Mg+2, K+, Na+ (8 X 10-4 M) promoveram a floculação, sendo que, os íons divalentes apresentaram efeitos promotores mais intensos que os monovalentes, enquanto que os íons trivalentes (Al+3 e Fe+3) praticamente não apresentaram efeito promotor; a concentração mínima de cálcio requerida para a promoção da floculação compreendeu valores iguais ou maiores a 2 X 10-4 M; os íons sódio em concentração de 4,0 M em presença de cálcio 8 X 10-4 M, apresentaram efeito sinergístico na inibição da floculação, enquanto que, os íons magnésio em concentrações entre 0,8 e 4,0 M causaram progressiva inibição do processo, independentemente da presença de cálcio. Foi verificada a presença de sítios receptores para a lectina concanavalina A nas superfícies celulares de Sacch. cerevisiae e de L. fermentum, sendo que, para a ocorrência da agregação de cada célula de levedura e de bactéria foram necessárias, respectivamente, 4,04 X 106 e 1,46 X 106 moléculas de concanavalina A. Testes com modificadores químicos de proteínas mostraram que os grupos funcionais fenol e indol de aminoácidos, presentes na superfície celular de L. fermentum, devem participar do processo de floculação. Contudo, não foi verificada a participação, neste fenômeno, de grupos funcionais de aminoácidos da parede celular de Sacch. cerevisiae. A presença de uréia 7,5 ou 8,0 M, em reações de modificações químicas de proteínas, não tornou os grupos funcionais de aminoácidos mais acessíveis a ação dos reagentes. Constatou-se que carboidratos da superfície celular de Sacch. cerevisiae devem estar envolvidos nessa interação, uma vez que houve inibição da floculação após o tratamento da levedura com periodato de sódio (0,01 M). Por outro lado, não se verificou a participação de carboidratos no fator floculante de L. fermentum. / Abstract: The flocculation of yeast, Saccharomyces cerevisiae, by bacterium, Lactobacillus fermentum, causes serious loss in alcoholic fermentation due to reduction in yeast cell numbers in suspension and increase in growth of contaminants. The mechanism of flocculation was studied with protein and carbohydrate modifying chemicals, action of cations and concanavalin A. The optimum ratio between bacterial and yeast cells for maximum flocculation was 0.16 g/L and 3.39 g/L (d.w.) respectively. Among cations, barium, calcium, strontium, magnesium, potassium and sodium (8 X 10-4 M) estimulated flocculation, but trivalent ions (Al+3 and Fe+3) had no effect. The minimum calcium concentration for flocculation was 2 X 10-4 M. Sodium ion showed sinergistic effect when added at high concentration (4.0 M) in solution with 8 X 10-4 M calcium ions. Magnesi4m ions showed progressive inhibition between 0.8 to 4.0 M when added to cell suspension with or without added calcium ions (8 X 10-4 M). Treatment with concanavalin A showed receptor site of lectins in yeast and bacterial cells. Sacch. cerevisiae required 4.04 X 106 molecules of concanavalin A per cell and L. fermentum 1.46 X 106 molecules. Tests with protein modifying chemicals showed that the functional groups phenol and indol of amino acids on cell surface of L. fermentum were essential for flocculation. Urea (7.5 or 8.0 M ) did not change functional groups of cell surface. Carbohydrate of Sacch. cerevisiae is important for flocculation because treatment of its cells with sodium periodate (0.01 M) inhibited the flocculation. Same treatment on L. fermentum had no effect, which showed that carbohydrate from bacterial cell surface did not participate in flocculation. / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Resumo: Este trabalho objetivou avaliar, em condições de laboratório, a germinação de sementes Sida rhombifolia L. e Brachiaria decumbens Stapf. e, em casa de vegetação, a emergência destas duas espécies e o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar, submetidas à aplicação de flegmaça, óleo de fúsel e vinhaça, nas concentrações 12,50; 25,0; 50,0 e 100,0% (v/v). No laboratório, as concentrações dos subprodutos foram aplicadas em 100 sementes de cada espécie. Na casa de vegetação, as concentrações dos subprodutos foram aplicadas no solo sobre as plantas de cana-de-açúcar e 100 sementes de cada planta daninha. Os tratamentos foram resultantes da combinação entre os subprodutos, concentrações e uma testemunha. No laboratório, as sementes de Sida rhombifolia submetidas ao óleo de fúsel não germinaram e apresentaram redução na viabilidade nas maiores concentrações, enquanto que as sementes de Brachiaria decumbens não germinaram e apresentaram-se totalmente inviáveis. Na casa de vegetação, para cana-de-açúcar, a vinhaça e flegmaça não influenciaram o desenvolvimento, enquanto que a vinhaça aumentou o acumulo de fósforo e potássio. O óleo de fúsel levou à morte as plantas de cana-de-açúcar. A aplicação de vinhaça reduziu a emergência de Sida rhombifolia (20 aos 40 DAT); e vinhaça e flegmaça diminuíram a porcentagem de emergência de Brachiaria decumbens (20 DAT). No solo, a vinhaça aumentou potássio e pH, a flegmaça e o óleo aumentaram os teores de cálcio e acidez potencial, enquanto que o óleo de fúsel elevou os teores de alumínio. / Abstract: This research aimed to evaluate under laboratory conditions, the Sida rhombifolia and Brachiaria decumbens seeds germination and at greenhouse, the emergence of these two species and the sugarcane development, submitted to the flegmass, fusel oil and vinasse application, in 12.5; 25.0; 50.0 and 100.0% (v/v) levels. In laboratory, the by-products levels were applied in 100 seeds of each species. In greenhouse, the by-products levels were applied in the soil on the sugarcane and 100 seeds of each species. The treatments were resultants of the combination between the by-products, levels and control. In laboratory, the Sida rhombifolia seeds submitted to the fusel oil didn't germinate and presented viability reduction in the largest levels, while the Brachiaria decumbens seeds didn't germinate and became totally unviable. In greenhouse, the vinasse and flegmass didn't influence the sugarcane development, while the vinasse increased the absorption of phosphorus and potassium. The fusel oil took to the death the sugarcane. The vinasse application reduced the Sida rhombifolia emergence (20 to 40 DAT) and vinasse and flegmass reduced the Brachiaria decumbens emergence percentage (20 DAT). In soil, the vinasse increased potassium contents and pH; the flegmaça and the fusel oil increased the calcium contents and H+Al, while the fusel oil elevated the aluminium contents. / Orientador: Marcos Omir Marques / Coorientadora: Maria do Carmo Morelli Damasceno Pavani / Banca: Teresinha de Jesus Deléo Rodrigues / Banca: José Carlos Rolim / Mestre

Orientador: Ronei Jesus Poppi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valderrama_Patricia_M.pdf: 1843868 bytes, checksum: 0722242655388d45bb7b9d2d112d5593 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T15:43:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PatriciaCandiotoMigliari_M.pdf: 2879516 bytes, checksum: 35ea26a55fcf50f0e85d0f4f356ece9b (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Em processos fermentativos para produção de álcool é comum o desenvolvimento de leveduras que não seja aquela selecionada como inóculo. Estas leveduras, quando presentes, podem apresentar boas qualidades fermentativas ou não. Assim, o controle microbiológico na fermentação alcoólica é importante para a detecção das leveduras contaminantes, juntamente com a avaliação de seu comportamento fermentativo e sua identificação. Através desse acompanhamento, é possível prevenir e detectar problemas relacionados com a perda de eficiência industrial, que muitas vezes estão atrelados com a presença de leveduras contaminantes que apresentam baixas qualidades fermentativas. Ou ainda, identificar entre as leveduras isoladas, aquela que apresenta qualidades fermentativas adequadas ao processo em questão. Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento populacional de processos fermentativos industriais que utilizam diferentes substratos (caldo de cana e caldo de laranja) e que utilizaram como inóculo uma linhagem de Saccharomyces cerevisiae (Y904) produzida pela Mauri do Brasil. Foram coletadas amostras de vinho fermentado da Usina Alvorada e Citrosuco Paulista - Unidade Matão. As amostras foram plaqueadas em meio diferencial para leveduras (WLN), para o isolamento e contagem das leveduras dominantes. As leveduras isoladas foram avaliadas através da metodologia de Capacidade F ermentativa, onde são consideradas características cinéticas, de rendimento e produtividade (ANDRIETTA et ai., 1999). Neste sistema de classificação são utilizados seis parâmetros sequenciais para a definição do grupo de cada cepa, sendo eles: produção específica de células (Y XIS), velocidade de consumo de substrato (VCS), nível de conversão de substrato (NCO), velocidade específica máxima de crescimento (Jimáx), produtividade (PROD) e produção específica de etanol (YP/S). Com a obtenção destes parâmetros foi possível a avaliação e classificação das leveduras dominantes isoladas em diferentes períodos de safra das unidades fermentativas. As leveduras isoladas também foram avaliadas quanto ao teor de nitrogênio e identificadas por Taxonomia Numérica. Na Usina Alvorada as 26 cepas isoladas nas 11 coletas realizadas foram distribuídas em 12 grupos através da metodologia Capacidade Fermentativa, sendo os grupos I e TI os de maior relevância por se apresentarem repetidamente no decorrer da SaITa. Em relação ao perfil de concentração de nitrogênio total os isolados apresentaram-se predominantemente com baixas porcentagens. Do total dos isolados, 10 puderam ser identificados como Saccharomyces cheva/ieri (Saccharomyces cerevisiae). Entre os 26 isolados, foram identificados 4 diferentes grupos. O grupo A se caracteriza por sua habilidade de assimilar a maltose e a melibiose. O grupo B se caracteriza pela habilidade assimilar a maltose e inabilidade de assimilar a melibiose. O grupo C se caracteriza pela inabilidade de assimilar tanto a maltose como a meliobiose. O grupo D se caracteriza pela inabilidade de assimilar a maltose e habilidade de assimilar a melibiose. Na Citrosuco Paulista - Unidade Matão foram um total de 10 isolados, em 5 coletas realizadas, classificados através da metodologia Capacidade Fermentativa em 8 diferentes grupos. Os isolados apresentaram-se predominantemente com baixas porcentagens de nitrogênio total. Através da taxonomia numérica foi possível identificar 7 isolados como Saccharomyces chevalieri (Saccharomyces cerevisiae). Os isolados foram identificados dentro dos grupos A, assimilação de maltose e melibiose e B, assimilação da maltose e não assimilação da melibiose / Abstract: In fermentatives processes for alcohol production is common the development of yeasts that are not the one which were selected as inoculum. These yeasts, when present, can show good fermentatives qualities or not. Thus, the microbiological control in the alcoholic fermentation is important for the detection of the wild yeasts, together with the evaluation of its fermentative behavior and its identitication. Through this procedure, it is possible to prevent and to detect problems related with the loss of industrial efficiency, that are very often due to the presence of wild yeasts that show low fermentative qualities. Still it is possible to identify, among the isolated yeasts, the one that presents fermentatives qualities that are suitable to the processo This work had the objective to study the population behavior of industrial fermentatives processes that use different substracts (cane broth and orange broth) and that had as inoculum a strain of Saccharomyces cerevisiae (Y904) produced by Mauri of Brazil. Samples of fermented wine of Usina Alvorada and Citrosuco Paulista Site Matão were collected. The samples were spread on plates in diferencial medium for yeasts (WLN), for the isolation and counting of the dominant yeasts. The isolated yeasts were evaluated through the F ermentative Capacity methodology, where kinetic, yield and pruductivity characteristics are considered (ANDRJETTA et al., 1999). In this classitication system, six different parameters are used for the detinition of the group of each strain: specific cell production (YXlS), substract consumption rate (VCS), substract conversion (NCO), maximum specific growth rate (Jlmáx), productivity (PROD) and specific ethanol production (YP/S). With these parameters it was possible to do the evaluation and classification of the dominant yeasts isolated in different periods of crop of the fermentative units. The isolated yeasts were also evaluated with respect to total nitrogen and were identified by Numerical Taxonomy. In Usina Alvorada the 26 strain isolated in the 11 collections made were distributed in 12 groups through the Fermentative Capacity methodology, where the groups I and 11 were the ones of larger relevance due to the fact of being present repeatedly during the crop. Concerning the concentration profile of total nitrogen, the isolated yeasts had show predominantly low percentages. From the total of the isolated yeasts, 10 could be identified as Saccharomyces chevalieri (Saccharomyces cerevisiae). Among the 26 isolated yeasts, 4 different groups were identified. The group A is characterized by its ability of assimilating the maltose and the melibiose. The group B is characterized by the ability to assimilate the maltose and inability of assimilating the melibiose. The group C is characterized by the inability of assimilating either the maltose or the meliobiose. The group D is characterized by the inability of assimilating the maltose and ability of assimilating the melibiose. In Citrosuco Paulista - Site Matão, in 5 collections made, a total of 10 yeasts were isolated, and were classified through the Fermentative Capacity methodology in 8 different groups. The isolated yeasts had shown predominantly low percentages of total nitrogen. Through the numerical taxonomy it was possible to identify 7 isolated yeasts as Saccharomyces chevalieri (Saccharomyces cerevisiae). The isolated ones were identified as belonging to group A - maltose and melibiose assimilation, and B - assimilation of maltose and non assimilation of melibiose / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ahmed A. El-Dash / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-16T09:29:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grossmann_MariaVictoriaEiras_D.pdf: 4369035 bytes, checksum: f94fb901d165f3accfa8a0ad28c15f6e (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: A metodologia de superfície de resposta foi empregada para estudar o efeito das variáveis da extrusão (umidade, temperatura, velocidade do parafuso e diâmetro da matriz), no grau de gelatinização do amido de mandioca, visando a produção de álcool, com baixo consumo de energia. Nenhuma das variáveis afetou significativamente o grau de gelatinização e as amostras extrusadas sob diferentes condições operacionais, quando submetidas a posterior sacarificação e fermentação conjuntas, apresentaram aproximadamente o mesmo rendimento em álcool (92%). Este rendimento, obtido após 9 horas e incubação, foi muito superior ao conseguido a partir do amido cru (56,5%). Também foram estudadas outras propriedades do amido extrusado, importantes no processo de produção de alcool, tais como: viscosidade a frio e a quente, índice de absorção de água, indice de solubilidade em água, expansão e teor de açúcares redutores. A umidade da metéria-prima foi a variável mais significante. 0 torque foi influenciado por todas as variáveis estudadas e as condições apontadas como mais recomendáveis para se gelatinizar o amido com menor consumo de energia foram: 1) temperatura de 100°C, 70 rpm, matriz de 4 mm e amido com 25 - 27% de umidade, para processos contínuos, e 2) 200°C, 190 rpm, matriz de 4 mm e 20% de umidade, para processos descontínuos / Abstract: Response surface methodology was employed to study the effect of extrusion variables (moisture, temperature, screw speed and die diameter), on the degree of gelatinization of cassava starch, aiming to produce alcohol with low energy consumption. None of the variables significantly affected the degree of gelatinization and the samples extruded under different operational conditions, when submitted after both sacharification and fermentation, showed aproximately the same alcohol yield (92%). This yield obtained after 9 hours of incubation was superior to that raw starch (56,5%). Other important properties of the extruded starch related to the production of alcohol, such as cold and hot paste viscosity, water absorption index, water solubility index, expansion and concentration of reducing sugars were also studied. The moisture in the raw material was the most significant variable. The torque was influenced by all the variables and the following conditions could be highly recommended for starch gelatinization with low energy comsuption: 1) extrusion temperature = 100°C, screw speed = 70 rpm, die diameter = 4 mm and starch moisture = 25 - 27% (wet basis), for continuous process and 2) extrusion temperature = 200°C, screw speed = 190 rpm, die diameter = 4 mm and starch moisture = 20%, to descontinuous process / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Vanderlei Peres Canhos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-16T20:15:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Neuselyda_M.pdf: 4891090 bytes, checksum: 6bd92a8c05afc48a43b0accf24b77b8a (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: Amostras de caldo de cana clarificado, pasteurizado e pré-resfriado foram coletadas na entrada e saída de uma torre de resfriamento (Modelo PV/INS 155 - Alpina S/A Ind.e Comércio) da Usina MODELO de Piracicaba - SP, no final da safra de cana de 1985. Contagens de aeróbios em placas evidenciaram uma significativa variação no número de contaminantes do caldo durante a passagem pela torre, com elevações médias de 33 vezes nas contagens em PCA e 18 vezes nas contagens em MRS, acompanhadas de um decréscimo nos valores de pH das amostras (média de 0,35). Da população de contaminantes foram selecionadas 217 colônias, caracterizadas utilizando-se o método de replicação em placas e tubos. A microbiota do caldo mostrou-se predominantemente bacteriana (88%) e Gram positiva (87%), sendo Lactobacillus o contaminante mais frequente (38%), seguido de cepas pertencentes à família Micrococcaceae (23%), aos gêneros Leuconostoc 12%) e Bacillus (3%) e à família Enterobacteriaceae (1%). As cepas de Lactobacillus foram classificadas como L. ferroentum (33%), L.confusus (18%), L.viridescens (11%) e L. plantarum (2%). As dentais ficaram com a identidade provável entre L. fermentutt/L. reuteri (15%), L.brevis/L.buchneri (4%) L. fermentum/L.reuteri/L.brevis/L.buchneri (7%) e 10% não foram identificadas. As cepas de Leuconostoc foram classificadas como L. senteroides sbsp.mesenteroids (50%), L.paramesenteroides (27%) e L.mesenteroides subsp.dextranicum (23%). Foi observado que a passagem do caldo pela torre de resfriamento provocou uma elevação significativa no numero de cepas de Leuconostoc nas amostras (46%) / Abstract: Samples of clarified, pasteurized and pre-cooled sugar cane Juice were collected at the entry and outlet of a cooling tower (Model PV/INS 155 - Alpina S/A Ind.e Comercio) at the MODELO Sugar Mill, Piracicaba - SP, during the end of sugar season of 1985. Aerobic plate counts showed a significant variation in the number of contaminants in the cane juice after its passage through the cooling tower, with an average increase of 33 times in PCA and 18 times in MRS counts. The pH of samples decreased 0,35 with the increase of contaminants. Colonies (217) of the contaminating population were selected and characterised using the replica-plating method. It was found that the microbial population was predominantely bacterial (88%) and Gram positive (87%). Lactobacillus spp were the major contaminant (38%) followed by strains of the Micrococcaceae family (23%), Leuconostoc spp (12%), Bacilllus spp (3%) and strains of the Enterobacteriaceae family (1%). The Lactobacillus strains were classified as L.fermentum (33%), L.confusus (18%), L.virideecens (11%) and L.plantarum (2%). The remaining strains were tentatively classified as L. fernentum/L.reuteri (15%), L.brevis/L.buchnerl (4%), L.fermentum/L.reuter i/L.brevis/L.buchneri (7%) and 10% could not be identified. The Leuconostoc strains were identified as L, mesenteroides subsp.mesenteroides (50%), L. paramesenteroides (27%) and L, mesenteroides subsp.dextranicum (23%). It was found that the passage of the cane Juice through the cooling tower caused an increase in the number of Leuconostoc strains (46%) / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-11T11:10:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1263555 bytes, checksum: 47579478811a56a8aeb9aad2332290dd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-11T11:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1263555 bytes, checksum: 47579478811a56a8aeb9aad2332290dd (MD5) Previous issue date: 2016-11-17 / Este estudo teve como objetivo mensurar e analisar o nível de eficiência técnica das usinas sucroenergéticas brasileiras e, a partir desta análise, buscou-se a delimitação dos fatores determinantes dessa eficiência, assim como das principais características das unidades benchmarks. Ao mesmo tempo, com o intuito de justificar a busca da máxima eficiência técnica pelas usinas, também foi feito o cálculo dos impactos gerados pela ineficiência técnica das usinas para o setor sucroenergético e para a economia brasileira. Para isso, utilizou-se a metodologia da Análise Envoltória de Dados (DEA), orientação produto, para realizar o cálculo e análise do nível de eficiência. Os resultados obtidos foram então refinados pelo modelo Tobit, visando a investigação dos determinantes, e também serviram como base para a construção de uma simulação de choques na matriz insumo-produto brasileira, afim de mensurar os efeitos da ineficiência. Foram utilizados os dados de 115 usinas durante a safra 2011/2012, disponíveis no Anuário da Cana 2012, produzido e comercializado pela ProCana. Os resultados encontrados mostram que sob a pressuposição de retornos variáveis à escala apenas 15,7% das usinas são eficientes, no entanto a média geral de eficiência ficou acima dos 90%, o que demonstra que as usinas estão próximas da máxima eficiência. A maior parte das usinas opera com retornos crescentes e por isso deveria expandir sua produção. Verificou-se que a localização das usinas, seu percentual de capacidade instalada utilizado e a idade varietal média da cana moída são determinantes da eficiência técnica. Em relação aos impactos das ineficiências das usinas, é possível afirmar que a correção destas geraria para o setor mais de 7 bilhões de reais, provenientes do aumento da produção de açúcar e álcool. Esse valor, ao serem incluídos na matriz insumo-produto brasileira, resultariam num aumento de 29,8 bilhões de reais em Valor Bruto da Produção, 574 mil empregos e 1,3 bilhões de reais em arrecadação de impostos, resultantes dos impactos diretos, indiretos e induzidos. / This study aimed to measure and analyze the level of technical efficiency of Brazilian sugarcane refinaries, and from this analysis it was made the delimitation of the determinants of this efficiency, as well as the main productive characteristics of the benchmarks units. At the same time, in order to justify the search of the maximum technical efficiency by the refinaries, it has also made the calculation of impacts caused by technical inefficiency for the sugarcane industry and the Brazilian economy. For this, it was used the methodology of data envelopment analysis (DEA) assuming product guidance, to perform the calculation and analysis of the level of efficiency. The results were then refined by Tobit model in order to investigate the determinants and also served as a basis for building a simulation shocks in Brazilian input-output matrix, in order to measure the impact of inefficiency. Data from 115 plants, during the 2011/2012 harvest, were used, and they are available in the Annual report of sugarcane production, produced and marketed by ProCana. The results show that under the assumption of variable returns to scale only 15.7% of the plants are efficient, but the overall average efficiency was above 90%. Most plants operate with increasing returns and so should expand its production. It was found that the location of the plants, their percentage of capacity used and varietal average age of crushed sugarcane are determinants of technical efficiency. Regarding the impact of the inefficiencies of the plants, it is clear that the correction of these would give to this industry more than 7 billions of reais, from the increased production of sugar and alcohol. This value, to be included in the Brazilian input-output matrix, result in an increase of 29.8 billions of reais in Gross Domestic Production (GDP), 574 thousands jobs and 1.3 billions reais in tax revenue, resulting from direct, indirect and induced impacts.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-25Bitstream added on 2014-12-02T11:21:32Z : No. of bitstreams: 1 000793729_20151025.pdf: 68328 bytes, checksum: 2c29ffdb00da2de696af129da92f019f (MD5) Bitstreams deleted on 2015-11-03T14:39:12Z: 000793729_20151025.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-11-03T14:40:14Z : No. of bitstreams: 1 000793729.pdf: 4280289 bytes, checksum: fa8d7dafbfb92dc16f13a166c4e979d4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A bactéria Zymomonas mobilis é considerada um microrganismo com alto potencial biotecnológico para a produção de etanol e levana, por apresentar baixa produção de biomassa e alta tolerância a elevadas concentrações de etanol. Apesar disso, sua eficiência pode ser prejudicada, devido a exposição das células livres a condições desfavoráveis durante os processos fermentativos convencionais. A utilização de células imobilizadas é uma alternativa para solucionar tais problemas, pois oferece inúmeras vantagens como maior concentração celular, maior estabilidade e conseqüentemente maior produção. Diante disso, o objetivo deste trabalho, foi selecionar um suporte adequado para a imobilização de Zymomonas mobilis visando aumentar a produção de etanol e levana empregando sacarose como fonte de carbono. Os suportes avaliados foram: alginato, quitosana, bucha vegetal e bagaço de cana. Os melhores parâmetros para a produção de etanol e levana, foram determinados utilizando a metodologia de superfície de resposta (MSR). O primeiro experimento realizado foi 2(5-2) com as variáveis independentes: concentração de sacarose; pH; tempo de incubação; temperatura e agitação do meio de cultura. Com base nas melhores condições observadas no experimento 2(5-2) foi avaliada a capacidade de reutilização dos suportes em fermentações subseqüentes durante 12 dias. A produção de etanol foi determinada pelo método de microdifusão e a levana foi determinada indiretamente em unidades de frutose após hidrólise ácida. A biomassa foi determinada por densidade ótica a 570 nm e a fixação do microrganismo no suporte foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura. No experimento 2(5-2), verificou-se que o melhor suporte de imobilização foi a bucha vegetal, a qual apresentou os maiores valores de biomassa imobilizada (2,95 g/L); produção de levana (24,9 g/L) e etanol (50,95 g/L). Para os experimentos com ... / Zymomonas mobilis is considered to have high biotechnological potential for ethanol and levan production, because it produces little biomass and shows good tolerance to ethanol concentrations. However, this efficiency can be decreased if the free cells are exposed to unfavorable conditions during conventional fermentations. Cell immobilization is an alternative to solve this problem and offers numerous advantages such as higher cell concentrations, greater stability and improved production. Thus the aim of this work was to select a suitable support for the immobilization of Zymomonas mobilis in order to increase the production of ethanol and levan from sucrose as the carbon source. The optimum values for ethanol and levan production were determined using response surface methodology (RSM). The first experiment was a 2(5-2) design with the following independent variables: sucrose concentration, pH, incubation time, temperature and agitation of the culture medium. Based on the best conditions observed in the 2(5-2) experiment, reuse of the support was evaluated during 12 days of fermentation. Ethanol production was determined by microdiffusion and the levan production on fructose units after acid hydrolysis. The biomass was determined by optical density at 570 nm and microbial growth on the support was verified by scanning electron microscopy. In the 2(5-2) experiment the loofa sponge was the best support for immobilization with the highest values for immobilized biomass (2.95 g/L); levan production (24.9 g/L) and ethanol production (50.95 g/L). In the immobilization support reuse experiments in batch fermentations, all the supports evaluated could be reused for 12 cycles, with the exception of chitosan beads. Sugarcane bagasse was shown to be the best substrate for microbial adhesion (3.23 g/L) and for levan (32.13 g/L) and ethanol production (36.50 g/L). Thus the loofa sponge and sugarcane bagasse represented the most promising support ...

Orientador: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Mário Antonio Alves da Cunha / Banca: Pedro Oliva Neto / Banca: Ozair Souza / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: A bactéria Zymomonas mobilis é considerada um microrganismo com alto potencial biotecnológico para a produção de etanol e levana, por apresentar baixa produção de biomassa e alta tolerância a elevadas concentrações de etanol. Apesar disso, sua eficiência pode ser prejudicada, devido a exposição das células livres a condições desfavoráveis durante os processos fermentativos convencionais. A utilização de células imobilizadas é uma alternativa para solucionar tais problemas, pois oferece inúmeras vantagens como maior concentração celular, maior estabilidade e conseqüentemente maior produção. Diante disso, o objetivo deste trabalho, foi selecionar um suporte adequado para a imobilização de Zymomonas mobilis visando aumentar a produção de etanol e levana empregando sacarose como fonte de carbono. Os suportes avaliados foram: alginato, quitosana, bucha vegetal e bagaço de cana. Os melhores parâmetros para a produção de etanol e levana, foram determinados utilizando a metodologia de superfície de resposta (MSR). O primeiro experimento realizado foi 2(5-2) com as variáveis independentes: concentração de sacarose; pH; tempo de incubação; temperatura e agitação do meio de cultura. Com base nas melhores condições observadas no experimento 2(5-2) foi avaliada a capacidade de reutilização dos suportes em fermentações subseqüentes durante 12 dias. A produção de etanol foi determinada pelo método de microdifusão e a levana foi determinada indiretamente em unidades de frutose após hidrólise ácida. A biomassa foi determinada por densidade ótica a 570 nm e a fixação do microrganismo no suporte foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura. No experimento 2(5-2), verificou-se que o melhor suporte de imobilização foi a bucha vegetal, a qual apresentou os maiores valores de biomassa imobilizada (2,95 g/L); produção de levana (24,9 g/L) e etanol (50,95 g/L). Para os experimentos com ... / Abstract: Zymomonas mobilis is considered to have high biotechnological potential for ethanol and levan production, because it produces little biomass and shows good tolerance to ethanol concentrations. However, this efficiency can be decreased if the free cells are exposed to unfavorable conditions during conventional fermentations. Cell immobilization is an alternative to solve this problem and offers numerous advantages such as higher cell concentrations, greater stability and improved production. Thus the aim of this work was to select a suitable support for the immobilization of Zymomonas mobilis in order to increase the production of ethanol and levan from sucrose as the carbon source. The optimum values for ethanol and levan production were determined using response surface methodology (RSM). The first experiment was a 2(5-2) design with the following independent variables: sucrose concentration, pH, incubation time, temperature and agitation of the culture medium. Based on the best conditions observed in the 2(5-2) experiment, reuse of the support was evaluated during 12 days of fermentation. Ethanol production was determined by microdiffusion and the levan production on fructose units after acid hydrolysis. The biomass was determined by optical density at 570 nm and microbial growth on the support was verified by scanning electron microscopy. In the 2(5-2) experiment the loofa sponge was the best support for immobilization with the highest values for immobilized biomass (2.95 g/L); levan production (24.9 g/L) and ethanol production (50.95 g/L). In the immobilization support reuse experiments in batch fermentations, all the supports evaluated could be reused for 12 cycles, with the exception of chitosan beads. Sugarcane bagasse was shown to be the best substrate for microbial adhesion (3.23 g/L) and for levan (32.13 g/L) and ethanol production (36.50 g/L). Thus the loofa sponge and sugarcane bagasse represented the most promising support ... / Doutor

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2012. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2013-04-30T13:31:01Z No. of bitstreams: 1 2012_VivianeCasteloBrancoReis_Parcial.pdf: 23950574 bytes, checksum: ada26d8276116b5222dad832b831254c (MD5) / Rejected by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br), reason: on 2013-05-10T13:18:44Z (GMT) / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2013-05-10T13:32:25Z No. of bitstreams: 1 2012_VivianeCasteloBrancoReis_Parcial.pdf: 23952407 bytes, checksum: 83c151a080c3915cba63eff313a6648b (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-05-16T14:30:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_VivianeCasteloBrancoReis_Parcial.pdf: 23952407 bytes, checksum: 83c151a080c3915cba63eff313a6648b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-16T14:30:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_VivianeCasteloBrancoReis_Parcial.pdf: 23952407 bytes, checksum: 83c151a080c3915cba63eff313a6648b (MD5) / Para a produção economicamente viável de etanol de segunda geração a partir de bagaço de cana são necessários vários avanços tecnológicos em diferentes etapas deste bioprocesso incluindo o melhoramento genético de microrganismos fermentadores. A levedura Saccharomyces cerevisiae é o microrganismo mais usado para tal por ser uma excelente fermentadora e tolerante aos estresses dos grandes processos fermentativos industriais. Dentre os principais açúcares que compõem o bagaço de cana, destaca-se a xilose, uma pentose que pertence à fração hemicelulósica. Todavia, S. cerevisiae só utiliza hexoses na fermentação, não sendo capaz de metabolizar pentoses. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver uma levedura capaz de fermentar xilose. Inicialmente, foi feito um estudo das características genéticas da linhagem industrial de S. cerevisiae JP1 – microrganismo hospedeiro selecionado como alvo das modificações desejadas (Capítulo 1). Pode-se verificar que a linhagem JP1 é diploide e heterotálica. Mostrou-se também sensível às principais drogas usadas em processo de seleção de recombinantes assim com uma boa eficiência de transformação. Além disso, foi construída uma linhagem auxotrófica para uracila com a dupla deleção do gene URA3. Posteriormente, a linhagem JP1 foi modificada geneticamente para se tornar capaz de fermentar xilose a etanol (Capítulo 2). Foram construídos cassetes de expressão para duas enzimas da via metabólica de xilose - xilose isomerase e xiluloquinase – clonados em vetor epissomal. A linhagem recombinante obtida foi submetida à adaptação metabólica por 48 dias em meio contendo apenas xilose como fonte de carbono, levando a um aumento na taxa de crescimento de 0,008 h-1para 0,13 h-1. Estudos preliminares de fermentação em meio sintético mostrou um acúmulo de xilitol (YX/S = 0,29 g g-1) e baixa produção de etanol (YE/S = 0,27 g g-1). Para incrementar a produção de etanol, um cassete de deleção para o gene GRE3 (aldose redutase) foi desenvolvido. Além disso, consideramos a introdução de um gene codificador para um transportador com afinidade por xilose, visando aumentar o influxo de xilose para a célula. Para tanto, foi iniciada uma análise transcricional da levedura Pichia stipitis (Scheffersomyces stipitis) CBS 5774 adaptada ao hidrolisado de bagaço de cana a fim de compreender a regulação em diferentes concentraçõesde xilose e glicose, além de selecionar um possível transportador de xilose para ser expresso em S. cerevisiae (Capítulo 3). Dados preliminares indicam que o gene com maior expressão em xilose foi XYL3 e, dentre os transportadores putativos de xilose, XUT1. Esse trabalho representou uma das primeiras iniciativas no País no emprego de abordagens de engenharia metabólica para o desenvolvimento de um bioprocesso em linhagem industrial de S. cerevisiae. No seu conjunto, nossos resultados preliminares mostram que o desenvolvimento da tecnologia nacional para a produção de álcool lignocelulósico utilizando microrganismos modificados geneticamente é plenamente viável. Embora a linhagem obtida nesse estudo não tenha apresentado rendimentos de etanol desejáveis a partir de xilose, foi demonstrada a eficácia das ferramentas moleculares desenvolvidas que poderão ser empregada em futuros estudos. Além disso, comprovamos que as características genéticas da linhagem industrial JP1 a tornam uma interessante plataforma para futuras modificações relacionadas a outros bioprocessos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In order to achieve cost-effective, second-generation ethanol production from sugarcane bagasse, several stages of this bioprocess need to be technologically upgraded, which includes the genetic improvement of fermenting microorganisms. The yeast Saccharomyces cerevisiae is the most employed microbe to this purpose due to its excellent fermentative properties and high tolerance to the stressing conditions of large-scale industrial fermentation. Among the sugars that constitute sugarcane bagasse, xylose, a pentose abundant in the hemicellulosic fraction, is one of the most important. However, S. cerevisiae only uses hexoses in fermentation and is incapable of catabolising pentoses. The main goal of this project was to develop a xylose-fermenting yeast strain. Initially, we made genetic profiled the industrial S. cerevisiae strain JP1, which was to be subjected to the genetic manipulations in the pursuit of our goal (Chapter 1). We assessed that JP1 is diploid and heterothallic. It was also shown to be susceptible to the main drugs used in recombinant derivative selection and to be transformable with good efficiency. Next, we created an uracyl-auxotroph derivative by double-deleting the URA3 gene. Later, the JP1 strain was genetically modified to become able to ferment xylose to ethanol (Chapter 2). We created expression cassettes for two enzymes of the xylose catabolic pathway – xylose isomerase and xylulokinase – cloned into an episomal vector. The recombinant strain was submitted to metabolic adaptation for 48 days in medium with xylose as the sole carbon source, which led to an increase in the growth rate from 0.008 h-1 to 0.13 h-1. Preliminary studies of fermentation in synthetic medium revealed a buildup of xylitol (YX/S= 0,29 g g-1) and low ethanol production (YE/S= 0,27 g g-1) by this strain. In order to increase ethanol production, a deletion cassette for the GRE3 gene (aldose reductase) was developed. In addition, we considered introducing a gene coding for a membrane transporter with affinity for xylose to increase the influx of xylose to cell. To this end, we carried out a transcriptional analysis of the yeast Pichia stipitis (Scheffersomyces stipitis) CBS 5774 that had been adapted to sugarcane bagasse hydrolysate in order to understand gene regulation under different xylose and glucose concentrations and thus select a putative xylose transporter that could be expressed in S. cerevisiae (Chapter 3). Preliminary data indicate that the most upregulated gene with xylose as carbon source was XYL3 and, among putative xylose transporters, XUT1. The present work was one of the first attempts in the country to use metabolic engineering to develop a bioprocess in an industrial strain of S. cerevisiae. Overall, our preliminary results show that it is fully possible to develop national technology for production of ethanol from lignocellulosic residues using genetically modified microorganisms. Although the strain obtained in the present study did not show the desired ethanol yield from xylose, the molecular tools developed in this work were shown to be effective and validated to be used in future studies. Besides, we showed that the genetic features of the industrial strain JP1 make it interesting for future modifications related to other bioprocesses.