Dentro do escopo de estudo de aspectos fundamentais e tecnológicos, este trabalho foi direcionado à avaliação do comportamento da estabilidade e da eficiência de um reator anaeróbio contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano para o tratamento de água residuária sintética com concentração de aproximadamente 500 mgDQO/L. O reator, de 6 litros de volume nominal, mantido à temperatura de 30 +/- 1ºC e sob a agitação mecânica de 500 rpm, foi operado em bateladas seqüenciais com a renovação de apenas parte do volume de água residuária tratada por ciclo, ou seja, a descarga do reator não foi completa, mas apenas parcial. Neste contexto, a principal característica operacional investigada foi a relação entre o volume de água residuária afluente, o qual era alimentado a cada novo ciclo de operação, e o volume de meio contido no reator, o qual não era descarregado no ciclo anterior, mantendo-se a mesma carga orgânica volumétrica. Desta forma, foi possível verificar a flexibilidade operacional do sistema com relação ao volume de água residuária tratada a cada ciclo e o tempo de duração do ciclo para uma mesma carga orgânica. Os resultados indicaram que o reator pôde operar com diferentes relações entre o volume alimentado e o volume de meio reacional sem diminuição significativa do seu desempenho, permitindo-se, assim, maior flexibilidade operacional. Para as condições em que o volume renovado foi maior ou igual a 50% do volume de meio do reator (ciclos de 4 a 8 horas), as eficiências de remoção de matéria orgânica filtrada e não filtrada mantiveram-se no patamar de 84 e 79%, respectivamente, enquanto que nas demais condições de maior diluição inicial do afluente (ciclos de 1 e 2 horas), essas eficiências foram ligeiramente menores, em torno de 80 e 74%, respectivamente. A alta velocidade de formação de material viscoso de aparência polimérica, nas condições de maior diluição inicial do afluente, dificultou a manutenção do volume de meio reacional do reator constante. / An assessment was performed on the stability and efficiency of an anaerobic reactor containing biomass immobilized on polyurethane foam for the treatment of synthetic wastewater with organic loading of approximately 500 mgCOD/L. The reactor had a total volume of 6 L. Batch operation took place at a temperature of 30 +/- 1ºC and an agitation rate of 500 rpm. During operation only part of the treated wastewater was renewed per cycle, i.e., reactor discharge was not complete, but partial. The main operation characteristic investigated was the ratio between influent wastewater volume, which was fed at each cycle, and the volume of medium contained in the reactor, which had not been discharged in the previous cycle, maintaining the same volumetric organic load. This way, it was possible to verify operation flexibility of the system regarding treated wastewater volume in each cycle as well as cycle time duration for the same volumetric organic loading. Results indicated that the reactor was able to operate at different ratios between feed and reaction medium volume without significant loss in performance, allowing, hence, greater operation flexibility. For conditions at which renewed volume was greater than or equal to 50% of the reactor medium (cycles from 4 to 8 hours), filtered and non-filtered organic matter removal efficiencies were about 84 and 79%, respectively, whereas at conditions of higher initial influent dilution (cycles from 1 to 2 hours) these efficiencies were slightly lower, about 80 and 74%, respectively. The high formation rate of viscous polymer-like material probably of microbiological origin, at the conditions of higher initial influent dilution hindered maintenance of constant reactor medium volume.

Um reator anaeróbio tratando esgoto sintético de baixa concentração de matéria orgânica (500 mgDQO/L-1) e enriquecido com diferentes concentrações de sulfato (razões DQO/[SO4-2] de 1,34, 0,67 e 0,34) foi submetido à diferentes estratégias de alimentação (batelada e batelada alimentada de 3 h e de 6 h). O reator operou com capacidade de 4,0 L e tratou por ciclo de 8 h um volume de 2,0 L de esgoto sintético. Desta forma, executaram-se 9 condições diferentes que foram submetidas à análise com o objetivo de investigar a influência do tempo de alimentação e da razão DQO/[SO4-2] no desempenho do sistema. A temperatura do reator foi constante em 30 ± 1°C e a agitação mecânica foi fixada em 400 rpm. Como suporte para a imobilização da biomassa foram utilizados cubos de espuma de poliuretano. Os resultados obtidos demonstraram que a operação em batelada alimentada de 3 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34 apresentou as melhores condições para a remoção de matéria orgânica (89%). Quanto à remoção de sulfato observou-se uma estagnação neste mesmo modo de operação ao aumentar a concentração de sulfato no afluente, enquanto que na operação com alimentação em batelada alimentada de 6 h, a carga de sulfato removida (CSR) cresceu linearmente. Assim, a maior carga de sulfato removida foi registrada durante o ensaio em batelada alimentada de 6 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34, no qual foram removidos 0,55 g SO4-2(L.d). Com uma razão DQO/[SO4-2] de 1,34 e um tempo de enchimento de 6 h, o reator apresentou o melhor desempenho em termos de eficiência de remoção de sulfato (71%). Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade, com uma produção alta de alcalinidade a bicarbonato e a concentração de ácidos voláteis se manteve em níveis adequados. / An anaerobic sequencing batch reactor treating synthetic low strength wastewater (500 mgCOD/L-1) enriched with different sulfate concentrations (COD/[SO42] ratios of 1,34, 0,67 and 0,34) was operated at different fill times (batch mode and sequencing batch mode of 3 h and 6 h fill time). The reactor operated with a capacity of 4,0 L and treated per 8-h cycle 2,0 L of synthetic wastewater. Thus, 9 different configurations resulted from this configuration and were submitted under analyses with the objective to investigate the influence of each of those parameters on the performance of the system. The reactor was operated at a constant temperature of 30 ± 1°C and an mechanical agitation rate of 400 rpm. Cubic particles of polyurethane were used as support material for anaerobic biomass immobilization. The results showed that operating the reactor with a fill time of 3 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34 was the most eficient strategy for COD removal (89%). During the same operation mode (3 h fill time) sulfate removal seemed to suffer stagnation due to the increasing sulfite concentation in the reactor, whereas with a fill time of 6 h the sulfate load removal increased linerally with increasing sulfate load. So the biggest removal, in terms of volumetric sulfate load, was obtained operating the reactor in sequencing batch mode with a fill time of 6 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34. During this test the reactor removed 0,55 gSO4-2/(L.d) of 2,29 gSO4-2/(L.d) applied on the system. Operating at a COD/[SO4-2] ratio of 1,34 and a fill time of 6 h the reactor obtained the best results in terms of sulfate removal efficiency, with 71% of the sulfate removed from the system. In the entire period of analisis the reactor showed stability with a suficient production of alkalinity to maintain the concentration of volatil acids in adequate levels.

O estudo dos sintomas neuropsiquiátricos em Doença de Alzheimer (DA) através do agrupamento destes em síndromes tem sido cada vez mais utilizado, uma vez que permitiria detectar diferenças em sua prevalência, em sua evolução, em relação a determinantes psicossociais e a correlatos neurobiológicos. O objetivo deste estudo foi identificar regiões de redução de substância cinzenta em áreas corticais associadas com sintomas e síndromes neuropsiquiátricos específicos, provenientes da Escala Inventário Neuropsiquiátricos (NPI), em pacientes com DA e comprometimento cognitivo sem demência (CIND). O método de morfometria baseada no voxel (VBM) com DARTEL (Diffeomorphic Anatomical Registration Using Exponentiated Lie Algebra) foi utilizado para verificar a correlação entre presença de sintomas e síndromes neuropsiquiátricos específicos e redução regional de volume de substância cinzenta em análise em todo cérebro e em regiões previstas a priori. As síndromes utilizadas foram SN1/Agitação (agitação, alterações de sono e apetite), SN2/Hiperatividade (desinibição, comportamento motor aberrante e irritabilidade), SN3/Afetiva (depressão e apatia) e SN4/Psicose (delírios e alucinações). A presença de delírios foi associada a volume de substância cinzenta reduzido em giro frontal inferior direito (BA45); depressão com xvii redução de substância cinzenta em giro temporal médio e inferior direito (BA 37/22) e giro frontal inferior (BA09-DLPFC) e giro parahipocampal esquerdos; ansiedade com redução em giro frontal médio esquerdo (BA10); e alterações de apetite com redução em córtex anterior cingulado esquerdo (BA32) em pacientes com DA. A presença de SN1/Agitação foi associada a volume de substância cinzenta reduzido em giro frontal médio direito (BA09-DLPFC); SN2/Hiperatividade com redução em giro temporal superior direito (BA22) e frontal inferior bilateral (BA47); e SN4/Psicose com redução em giro pré-central (BA44), temporal superior (BA22) e ínsula direitos em DA. No grupo CIND, somente SN1/Agitação evidenciou associação com redução de substância cinzenta regional. Atrofia de áreas corticais específicas parecem relacionadas aos sintomas e síndromes neuropsiquiátricos em DA. Síndromes neuropsiquiátricas em DA mostraram-se correlacionadas à atrofia de estruturas centrais de alguns circuitos neuronais envolvidos na fisiopatologia de transtornos psiquiátricos / The study of neuropsychiatric symptoms in patients with Alzheimer\'s disease (AD) by grouping these symptoms into syndromes has been increasingly used because it would detect differences in its prevalence and evolution, in relation to psychosocial determinants and neurobiological correlates. The aim of this study was to identify regions of reduced gray matter in cortical areas associated with specific neuropsychiatric symptoms and syndromes from the Neuropsychiatric Inventory (NPI) in patients with AD and cognitive impairment, no dementia (CIND). Voxel-based morphometry (VBM) plus Dartel (Diffeomorphic Anatomical Registration Exponentiated Using Lie Algebra) was used to verify the correlation between the presence of specific neuropsychiatric symptoms and syndromes and regional gray matter volume reduction throughout the brain and in regions predicted a priori. The syndromes were NS1/ Agitation (agitation, sleep and eating disorders), NS2/Hyperactivity (disinhibition, aberrant motor behavior and irritability), NS3/Affective (depression and apathy) and NS4/Psychosis (delusions and hallucinations). The presence of delusions was associated with gray matter volume reduction in right inferior frontal gyrus (BA45), depression with reduced gray matter in right inferior middle temporal gyrus (BA 37/22) and left inferior frontal gyrus (BA09-DLPFC) and left parahippocampal gyrus; anxiety with reduction in left middle frontal gyrus (BA10), and eating disorders with reduction in left anterior cingulate cortex (BA32) in patients with AD. The presence of NS1/Agitation was associated with gray matter volume reduction in the right middle frontal gyrus (BA09-DLPFC); NS2/ Hyperactivity with reduction in right superior temporal gyrus (BA22) and bilateral inferior frontal (BA47) and NS4/Psychosis with a reduction in right precentral gyrus (BA44), right superior temporal (BA22) and in right insula in AD. In the CIND group, only SN1/Agitation showed association with regional gray matter reduction. Atrophies of specific cortical areas were showed to be related to symptoms and neuropsychiatric syndromes in patients with AD

Emulsões são sistemas formados quando dois componentes imiscíveis são misturados, na forma de gotículas dispersas numa fase contínua, estabilizados pela ação de emulsificantes, compostos anfifílicos, com afinidades por ambas as fases do sistema. No caso de emulsões de Pickering, o sistema é estabilizado por partículas coloidais sólidas, que adsorvem à interface das gotículas da emulsão. O objetivo desta dissertação foi produzir e caracterizar suspensões de celulose cristalina (CC), celulose amorfa (CA) e de partículas de quitosana (PQ) e avaliar seu potencial de aplicação como únicos compostos estabilizantes em emulsões óleo-em-água. As CC e CA foram produzidas por tratamentos térmico e ácido de celulose microcristalina, respectivamente, enquanto que as PQs foram produzidas por tratamento ácido de quitosana de média massa molecular. Em todos esses casos, os tratamentos foram seguidos de ultra-agitação: 0 (ST), 10000 (UT10), 15000 (UT15) ou 20000 rpm (UT20) por 3 minutos. As suspensões de CC, CA e PQ foram caracterizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas, do potencial zeta e da estabilidade física, e por microscopia eletrônica de varredura e/ou de força atômica. As partículas em pó, produzidas por liofilização, foram submetidas a análises de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e de colorimetria instrumental. Em função dessas caracterizações, foi estudado o efeito do tipo de partícula estabilizadora (CC, CA ou PQ) sobre o tamanho de gotas, colorimetria instrumental e estabilidade física de emulsões com 20% (v/v) de óleo de soja, sem e com β-caroteno. Observou-se que os tratamentos UT10, UT15 e UT20 provocaram importantes alterações na distribuição de tamanho de partículas, com redução do tamanho médio das partículas, sem efeito significativo da velocidade de agitação. Em relação à PQ, os tratamentos por ultra-agitação não influenciaram o tamanho de partículas, nem quando comparado com suspensões ST. A CC apresentou-se em fragmentos de fibras celulósicas e altamente instáveis em suspensão, com índices de instabilidade próximos a 0,78. A CA apresentou-se em partículas coloidais e agregados irregulares, com estabilidade física razoável em suspensão (0,26). As suspensões de PQ apresentaram grandes estruturas cristalinas de acetato de sódio, junto a partículas coloidais de quitosana, mas altamente estáveis em suspensão aquosa (0,04). De forma geral, o potencial ζ e a estabilidade física das suspensões de CC, CA e PQ não variaram com o tratamento (ST, UT10, UT15 e UT20). Na caracterização das partículas liofilizadas, constatou-se alto índice de cristalinidade da CC (81%), e baixa cristalinidade da CA (42%) e da PQ (40%). Os tratamentos não provocaram modificações consideráveis na estrutura química, analisada por FTIR, e nem na cor instrumental da CC, CA e PQ. Por fim, apenas a PQ foi capaz de produzir e estabilizar emulsões óleo-em-água, não havendo formação de fase creme durante o armazenamento. A adição de 0,005% de β-caroteno à fase lipídica deixou as emulsões estabilizadas por PQ ligeiramente alaranjadas e aumentou sua estabilidade física, sem afetar o tamanho médio de suas gotas (29-32 µm). Portanto, apenas a PQ demonstrou potencial para estabilizar emulsões óleo-em-água, com ou sem β-caroteno. / Emulsions are systems formed when two immiscible components are mixed, presenting dispersed droplets in a continuous phase, stabilized by emulsifiers, amphiphilic compounds, with affinities for both phases of the system. In the case of Pickering emulsions, the system is stabilized by solid colloidal particles, which adsorb at the interface of the emulsion droplets. The objective of this dissertation was to produce and characterize suspensions of crystalline cellulose (CC), amorphous cellulose (CA) and chitosan particles (PQ) and to evaluate its potential as single stabilizing compounds in oil-in-water emulsions. CC and CA were produced by heat and acidic treatments of microcrystalline cellulose, respectively, whereas PQs were produced by acidic treatment of medium molecular weight chitosan, also followed by ultra-stirring treatment. In all cases, the treatments were followed by ultra-stirring: 0 (ST); 10,000 (UT10); 15,000 (UT15) or 20,000 rpm (UT20) for 3 minutes. The suspensions of CC, CA and PQ were characterized for determination of particle size distribution, zeta potential and physical stability, and by scanning electron microscopy and/or atomic force microscopy. The powder particles, produced by freeze-drying, were subjected to analysis by X-ray diffraction, Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and instrumental colorimetry. As a function of these characterizations, the effect of the stabilizing particle type (CC, CA or PQ) on droplet size, instrumental colorimetry and physical stability of emulsions with 20% (v/v) soybean oil, without and with β-carotene was studied. It was observed that the treatments UT10, UT15 and UT20 caused important changes in the particle size distribution, with reduction of the mean particle size, without significant effect of the agitation speed. Regarding chitosan particles, ultra-stirring treatments did not influence particle size, neither when compared to suspensions without pretreatment. CC was presented as highly unstable cellulosic fiber fragments in suspension, with instability indexes close to 0.78. CA was presented in colloidal particles and irregular aggregates, with reasonable physical stability in suspension (0.26). The suspensions of PQ showed large crystalline structures of sodium acetate, together with colloidal chitosan particles, but highly stable in aqueous suspension (0.04). In general, the potential ζ and the physical stability of CC, CA and PQ suspensions did not change with the treatment (ST, UT10, UT15 and UT20). In the characterization of the freezedried particles, a high crystallinity index of CC (81%) was observed, whereas CA (42%) and PQ (40%) showed low crystallinities. The treatments neither caused significant changes in the chemical structure, analyzed by FTIR, nor in the instrumental color of CC, CA and PQ. Finally, only PQ was able to produce and stabilize oil-in-water emulsions, with no cream phase formation during storage. Addition of 0.005% β-carotene to the oil phase left the emulsions stabilized by PQ slightly orange and increased the physical stability of the emulsions, without affecting the droplet size of the emulsions (29-32 µm). Therefore, only PQ demonstrated the potential to stabilize oil-in-water emulsions, with or without β-carotene.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de diferentes métodos para a determinação de fluoxetina, norfluoxetina e bisfosfonatos, utilizando técnicas modernas de preparo de amostras. Dentre eles, um método simples e sensível, empregando microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia líquida foi desenvolvido para a análise de fluoxetina e norfluoxetina em plasma. As condições de SPME foram otimizadas empregando planejamento fatorial. A extração foi realizada utilizando fibras com PDMS-DVB, e a etapa de dessorção foi realizada em uma nova interface homemade com sistema de aquecimento. Extração com sorção em barra de agitação (SBSE) com derivatização in-situ, combinada com dessorção com solventes ou dessorção térmica, acoplada à cromatografia gasosa e espectrometria de massas (GC-MS), foi também empregada para a determinação de fluoxetina em plasma. Avaliou-se a derivatização dos analitos in situ com cloroformato de etila, bem como os parâmetros tempo de extração, solvente e tempo de dessorção. A combinação de SBSE e LC-MS foi também avaliada. As amostras de plasma foram submetidas à precipitação de proteínas com ácido tricloroacético, extraídas com SBSE, e analizadas por LC-MS. Os métodos SPME-LC, SBSE-GC e SBSE-LC desenvolvidos foram completamente validados, demonstrando serem adequados para analisar fluoxetina em amostras de plasma. Métodos rápidos para a determinação de etidronato, clodronato, pamidronato e alendronato, baseados em cromatografia de troca iônica com detecção indireta no ultravioleta, foram também desenvolvidos. Os métodos são simples e demonstraram precisão, exatidão e especificidade. Além disso, os métodos validados empregam colunas de sílica, mais baratas e de mais disponibilidade do que as colunas poliméricas, frequentemente utilizadas em métodos descritos na literatura para o mesmo propósito. / This study describes different methods to analyze fluoxetine, norfluoxetine and bisphosphonates, employing modern sample preparation techniques. A simple and sensitive procedure using solid-phase microextraction (SPME) coupled with liquid chromatography was developed for the analysis of fluoxetine and norfluoxetine in plasma samples. SPME conditions were optimized employing a factorial design. The sampling step was performed using a PDMS-DVB fiber and desorption was carried out in a novel homemade heated interface. Stir bar sorptive extraction (SBSE) with in situ derivatization, in combination with either thermal or liquid desorption on-line coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), was employed for the analysis of fluoxetine. In situ derivatization using ethylchloroformate was evaluated as well as parameters such as solvent polarity, time for analytes desorption, and extraction time. SBSE combined with liquid chromatography and mass spectrometry was also used to analyze fluoxetine in plasma. Plasma samples were first submitted to protein precipitation with trichloroacetic acid, subjected to SBSE, and thereafter analyzed by LC-MS. SPME-LC, SBSE-GC, and SBSE-LC methods were completely validated showing to be adequate to assess fluoxetine in plasma samples. Rapid methods for etidronate, clodronate, pamidronate and alendronate assay were also developed. The methods were based on ion chromatography with indirect ultraviolet detection, which avoids the need for chemical derivatization procedures. The methods were simple, rapid, and demonstrated precision, accuracy, and specificity. Furthermore, they employed silica-based columns, cheaper and more readily available than polymeric columns, frequently used in previous reported methods.

Tendo em vista que os amidos (catiônicos ou não) não são nocivos a saúde do ser humano, uma vez que são utilizados na indústria de alimentos, e observando-se a potencialidade do seu uso como auxiliares de floculação, foi proposto o presente trabalho. Consiste na realização de ensaios de coagulação (com sulfato alumínio), floculação e sedimentação em equipamento de reatores estáticos, objetivando verificar a influência do gradiente de velocidade e do tempo de agitação na floculação com polímero sintético catiônico e amidos de milho e mandioca catiônicos. Concluiu-se que as condições de aplicação exercem influência na eficiência de remoção de turbidez e cor aparente, sendo que cada polímero estudado apresentou uma condição ótima específica. Em todos os ensaios realizados, o amido de mandioca catiônico foi o mais eficiente, indicando que os amidos catiônicos podem ser substitutos em potencial dos polímeros sintéticos no tratamento de águas de abastecimento, quando utilizados como auxiliares de floculação. / This present work was based on the fact that native and cationic starches are not harmful to man\'s health, since they have been largely used in food processing industries, and that they may be potentially used as flocculation aids in water treatment. Jar Test assays were performed, including coagulation with aluminum sulphate, flocculation and sedimentation, aiming to study the influence of the velocity gradient and mixing time on flocculation, using a cationic synthetic polymer and cationic com and manioc starches as aids. In the main, it was concluded that the conditions under which the polymers were applied, affect the efficiency of turbidity and color removals and that each polymer studied presented an specific optimum condition. It was also observed that manioc cationic starch resulted more effective than the others polymers studied, when used as flocculation aids.

Emulsões são sistemas formados quando dois componentes imiscíveis são misturados, na forma de gotículas dispersas numa fase contínua, estabilizados pela ação de emulsificantes, compostos anfifílicos, com afinidades por ambas as fases do sistema. No caso de emulsões de Pickering, o sistema é estabilizado por partículas coloidais sólidas, que adsorvem à interface das gotículas da emulsão. O objetivo desta dissertação foi produzir e caracterizar suspensões de celulose cristalina (CC), celulose amorfa (CA) e de partículas de quitosana (PQ) e avaliar seu potencial de aplicação como únicos compostos estabilizantes em emulsões óleo-em-água. As CC e CA foram produzidas por tratamentos térmico e ácido de celulose microcristalina, respectivamente, enquanto que as PQs foram produzidas por tratamento ácido de quitosana de média massa molecular. Em todos esses casos, os tratamentos foram seguidos de ultra-agitação: 0 (ST), 10000 (UT10), 15000 (UT15) ou 20000 rpm (UT20) por 3 minutos. As suspensões de CC, CA e PQ foram caracterizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas, do potencial zeta e da estabilidade física, e por microscopia eletrônica de varredura e/ou de força atômica. As partículas em pó, produzidas por liofilização, foram submetidas a análises de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e de colorimetria instrumental. Em função dessas caracterizações, foi estudado o efeito do tipo de partícula estabilizadora (CC, CA ou PQ) sobre o tamanho de gotas, colorimetria instrumental e estabilidade física de emulsões com 20% (v/v) de óleo de soja, sem e com β-caroteno. Observou-se que os tratamentos UT10, UT15 e UT20 provocaram importantes alterações na distribuição de tamanho de partículas, com redução do tamanho médio das partículas, sem efeito significativo da velocidade de agitação. Em relação à PQ, os tratamentos por ultra-agitação não influenciaram o tamanho de partículas, nem quando comparado com suspensões ST. A CC apresentou-se em fragmentos de fibras celulósicas e altamente instáveis em suspensão, com índices de instabilidade próximos a 0,78. A CA apresentou-se em partículas coloidais e agregados irregulares, com estabilidade física razoável em suspensão (0,26). As suspensões de PQ apresentaram grandes estruturas cristalinas de acetato de sódio, junto a partículas coloidais de quitosana, mas altamente estáveis em suspensão aquosa (0,04). De forma geral, o potencial ζ e a estabilidade física das suspensões de CC, CA e PQ não variaram com o tratamento (ST, UT10, UT15 e UT20). Na caracterização das partículas liofilizadas, constatou-se alto índice de cristalinidade da CC (81%), e baixa cristalinidade da CA (42%) e da PQ (40%). Os tratamentos não provocaram modificações consideráveis na estrutura química, analisada por FTIR, e nem na cor instrumental da CC, CA e PQ. Por fim, apenas a PQ foi capaz de produzir e estabilizar emulsões óleo-em-água, não havendo formação de fase creme durante o armazenamento. A adição de 0,005% de β-caroteno à fase lipídica deixou as emulsões estabilizadas por PQ ligeiramente alaranjadas e aumentou sua estabilidade física, sem afetar o tamanho médio de suas gotas (29-32 µm). Portanto, apenas a PQ demonstrou potencial para estabilizar emulsões óleo-em-água, com ou sem β-caroteno. / Emulsions are systems formed when two immiscible components are mixed, presenting dispersed droplets in a continuous phase, stabilized by emulsifiers, amphiphilic compounds, with affinities for both phases of the system. In the case of Pickering emulsions, the system is stabilized by solid colloidal particles, which adsorb at the interface of the emulsion droplets. The objective of this dissertation was to produce and characterize suspensions of crystalline cellulose (CC), amorphous cellulose (CA) and chitosan particles (PQ) and to evaluate its potential as single stabilizing compounds in oil-in-water emulsions. CC and CA were produced by heat and acidic treatments of microcrystalline cellulose, respectively, whereas PQs were produced by acidic treatment of medium molecular weight chitosan, also followed by ultra-stirring treatment. In all cases, the treatments were followed by ultra-stirring: 0 (ST); 10,000 (UT10); 15,000 (UT15) or 20,000 rpm (UT20) for 3 minutes. The suspensions of CC, CA and PQ were characterized for determination of particle size distribution, zeta potential and physical stability, and by scanning electron microscopy and/or atomic force microscopy. The powder particles, produced by freeze-drying, were subjected to analysis by X-ray diffraction, Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and instrumental colorimetry. As a function of these characterizations, the effect of the stabilizing particle type (CC, CA or PQ) on droplet size, instrumental colorimetry and physical stability of emulsions with 20% (v/v) soybean oil, without and with β-carotene was studied. It was observed that the treatments UT10, UT15 and UT20 caused important changes in the particle size distribution, with reduction of the mean particle size, without significant effect of the agitation speed. Regarding chitosan particles, ultra-stirring treatments did not influence particle size, neither when compared to suspensions without pretreatment. CC was presented as highly unstable cellulosic fiber fragments in suspension, with instability indexes close to 0.78. CA was presented in colloidal particles and irregular aggregates, with reasonable physical stability in suspension (0.26). The suspensions of PQ showed large crystalline structures of sodium acetate, together with colloidal chitosan particles, but highly stable in aqueous suspension (0.04). In general, the potential ζ and the physical stability of CC, CA and PQ suspensions did not change with the treatment (ST, UT10, UT15 and UT20). In the characterization of the freezedried particles, a high crystallinity index of CC (81%) was observed, whereas CA (42%) and PQ (40%) showed low crystallinities. The treatments neither caused significant changes in the chemical structure, analyzed by FTIR, nor in the instrumental color of CC, CA and PQ. Finally, only PQ was able to produce and stabilize oil-in-water emulsions, with no cream phase formation during storage. Addition of 0.005% β-carotene to the oil phase left the emulsions stabilized by PQ slightly orange and increased the physical stability of the emulsions, without affecting the droplet size of the emulsions (29-32 µm). Therefore, only PQ demonstrated the potential to stabilize oil-in-water emulsions, with or without β-carotene.

Petroleum, power limited, finite and not renewable, is responsible for the majority of all energy consumed in the world. The consumption of petroleum fuels is increasing each year, resulting in increased air pollution and acid rain. Because of this the global economy needs alternative energy sources. Biodiesel exists as an alternative to replacement of diesel. Biodiesel can be obtained from the transesterification reaction, in which the triglycerides present in vegetable oils or animal fats react with short chain alcohol in the presence of a catalyst for the esters of fatty acids. Various types of impellers may be used to produce stirring and mixing in the liquid. To produce mixture is necessary and that power supply is normally produced by rotation of an impeller. Besides the type of impeller and the speed of rotation, the power delivered also depends on the physical properties of the fluid and the shape of the reactor, in addition to the arrangement of system components as baffles. The objective of this work is to study the effect of different impellers, the presence of baffle and agitation speed on biodiesel production from soybeans. The experiments were performed according to the experimental design 23. The experimental design allows us to analyze the influence of variables on the response. The set parameters are: temperature (70 °C); molar ratio oil / alcohol (1/10); amount of catalyst (1,5%) and reaction time (30 min). The three variables are: impeller (turbine or blades), baffle (with or without) and agitation speed (150 rpm or 350 rpm). The evaluation parameter is the efficiency into biodiesel, at different times of reaction, determined by gas chromatography. The experiments allowed us to evaluate the effects of the variables involved in the process of mixing and agitation during the reaction for obtaining biofuel, as well as analysis of the effects of interactions between these variables. The experiments had high yields on 5 minute reaction and from this time yields varied little. Analyzing the main effects in the first few minutes, the best yields were obtained in experiments without baffle, with turbine impeller and with stirring speed of 350 rpm. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O petróleo, fonte limitada, finita e não renovável, é o responsável pela maior parte de toda a energia consumida no mundo. O consumo de combustíveis derivados do petróleo aumenta a cada ano, o que resulta no aumento da poluição atmosférica e da ocorrência de chuvas ácidas. Devido a isso a economia mundial necessita de fontes alternativas de energia. O biodiesel existe como alternativa à substituição do diesel. Biodiesel pode ser obtido a partir da reação de transesterificação, na qual os triglicerídeos presentes nos óleos vegetais ou gorduras animais reagem com álcool de cadeia curta na presença de um catalisador para obter os ésteres de ácidos graxos. Impelidores de vários tipos podem ser utilizados para produzir agitação e mistura na fase líquida. Para produzir mistura é necessário suprimento de energia e isto normalmente é produzido através da rotação de um impelidor. Além do tipo de impelidor e da velocidade de rotação, a potência fornecida depende também das propriedades físicas do fluido e da forma do reator, além da disposição dos componentes do sistema como chicanas. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito de diferentes impelidores, da presença de chicana e da velocidade de agitação na produção de biodiesel de soja. Os experimentos foram realizados de acordo com o planejamento experimental completo 23. O planejamento experimental permite analisar a influência das variáveis sobre a resposta. Os parâmetros fixos são: temperatura (70 ºC); razão molar óleo/álcool (1/10); quantidade de catalisador (1,5%) e tempo reacional (30 min). As três variáveis são: impelidor (tipo turbina ou tipo pás); chicana (com ou sem) e velocidade de agitação (150 rpm ou 350 rpm). O parâmetro de avaliação é o rendimento em biodiesel, em diferentes tempos da reação, determinada por cromatografia gasosa. Os experimentos permitiram avaliar os efeitos das variáveis envolvidas no processo de agitação e mistura durante a reação, assim como a análise dos efeitos de interações entre essas variáveis. Os experimentos obtiveram altos rendimentos em 5 minutos de reação e a partir deste tempo os rendimentos pouco variaram. Analisando os efeitos principais, nos primeiros minutos, melhores rendimentos foram obtidos nos experimentos realizados sem chicana, com impelidor tipo turbina e com velocidade de agitação de 350 rpm.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The microalgae are a potential source of biomolecules of commercial interest due to its diverse metabolic profile able to synthesize different classes of organic compounds. The gender Aphanothece microscopica Nägeli is a cyanobacterium with growth capacity in heterotrophic cultivation by adding a source of exogenous carbon. Aiming at the possibility of valuation of products generated in heterotrophic bioreactors, this study had as objective the intensification of microalgae processes supported in starch as an exogenous carbon source. In the first stage we were evaluated cassava starch and corn starch as exogenous carbon sources at different absolute amounts of carbon and nitrogen, at a fixed ratio of 20, for use in heterotrophic cultivation. The C/N ratio of 5000/250 using cassava starch presented itself as the ideal condition of the process, resulting in cellular yield of 18.16 mg/L/h and removal efficiency of organic matter from 83.57% in a smaller generation time of 14.25 h. The second stage focused on the effect of agitation speeds of 0, 100, 200 and 300 RPM in the composition of the biomass and the quality of biodiesel produced from a C/N ratio of 5000/250. The stirring speed of 200 RPM showed the best composition biomass, resulting in efficient cellular productivities resulting in efficient cellular productivities (36.27 mg/L/h), organic carbon and nitrogen removal efficiency (94.87% and 84.40%, respectively) and lipid yield (3.31 mg/L/h). The composition of this oil is predominantly saturated and monounsaturated, appropriate for biodiesel synthesis (ester content of 76%, cetane number of 64.36, iodine value of 70.38 gI2 100g-1, degree of unsaturation of 71%, saponification value of 161.01, longchain saturated factor of 3.5%, cold filter plugging point at 5.48°C, cloud point at 5.53°C, allylic position equivalents of 52, bis-allylic position equivalents of 19, oxidation stability of 14.38 h, higher heating value of 30.7, kinematic viscosity of 1.02 mm² s-1 and kinematic density of 0.68 g cm-3). / As microalgas são uma potencial fonte de biomoléculas de interesse comercial devido ao seu perfil metabólico diversificado capaz de sintetizar diferentes classes de compostos orgânicos. O gênero Aphanothece microscopica Nägeli é uma cianobactéria com habilidade de crescimento em cultivos heterotróficos mediante a adição de uma fonte de carbono exógena. Visando a possibilidade de valorização dos bioprodutos gerados nos biorreatores heterotróficos, este trabalho teve como objetivo a intensificação de bioprocessos microalgais suportados em amido como fonte exógena de carbono. Na primeira etapa foram avaliados amido de mandioca e amido de milho, como fontes de carbono exógena em diferentes quantidades absolutas de carbono e nitrogênio, em uma razão fixa de 20, para uso em cultivo heterotrófico. A razão C/N de 5000/250 utilizando amido de mandioca apresentou-se como a condição ideal do processo, resultando em produtividades celulares de 18,16 mg/L/h e eficiência de remoção de matéria orgânica de 83,57 % em um menor tempo de geração de 14,25 h. A segunda etapa concentrou-se no efeito das velocidades de agitação de 0, 100, 200 e 300 RPM na composição da biomassa e na qualidade do biocombustível produzido a partir de uma razão C/N de 5000/250. A velocidade de agitação de 200 RPM apresentou a melhor composição de biomassa, resultando em eficientes produtividades celulares (36,27 mg/L/h), eficiência de remoção de carbono orgânico e nitrogênio (94,87 % e 84,40%, respectivamente) e produtividade lipídica (3,31 mg/L/h). A composição deste óleo é predominantemente saturada e monoinsaturada, adequada para a síntese de biodiesel (teor de éster de 76%, número de cetano de 64,36, índice de iodo de 70,38 g100gI2 -1, grau de insaturação de 71%, índice de saponificação de 161,01, fator saturados de cadeia longa de 3,5%, ponto de entupimento do filtro a frio em -5,48 °C, ponto de névoa em 5,53 °C, equivalentes de posição alilica de 52, equivalentes de posição bis-alilicos de 19, estabilidade de oxidação de 14,38 h, calor de combustão de 30,70, viscosidade cinemática de 1,02 mm² s-1 e densidade de 0,68 gcm-3).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aimed to study the enzymatic hydrolysis of malt bagasse, using mechanical agitation, ultrasonic probe and supercritical CO2. Enzymatic hydrolysis was performed on granular starch. For this, was used a commercial amylolytic complex suitable for this type of hydrolysis, STARGENTM 002. For each technology were studied different variables. The first planning was carried out for the hydrolysis assisted by mechanical agitation and the variables studied were temperature (°C), enzyme concentration (%, m/m) and substrate concentration in the medium (m/m). TRS concentrations were found up to 75.5 g per kg of substrate and all variables had a significant effect on the response. This concentration of TRS was defined as mass yield of the process and this yield was corroborated by a kinetic, developed under the same conditions, with slight increase in temperature (70°C). From this initial planning, the temperature variables (70°C), enzyme concentration (8.2%) and substrate concentration (170 g.L-1) were fixed to carry out the hydrolysis assisted by direct and indirect ultrasound. The variables were investigated in the second planning were amplitude (%) and pulse factor (-) for 2 hours of reaction. With the application of direct sonication, it was possible to achieve 100% efficiency in the starch conversion process. The TRS for the best essay (5) was 370.86 g.kg-1. For indirect sonication TRS concentration at the best condition (run 6) was 162.96 g / kg of substrate. A kinetic assay for the best condition under direct sonication was carried out for 3 hours, confirming that the ultrasound increases the reaction rate resulting in better yields in less time compared to the other techniques. For reactions with supercritical CO2 was studied the influence of the moisture content, temperature and pressure, where the best result among all the reactions was using at pressure 175 bar, 40 °C for temperature and moisture content of 80%, resulting in 104.28 g of TRS per kg of dry pulp. Ultrasound showed better results than other technologies investigated in this study. / Este trabalho teve como objetivo estudar a hidrólise enzimática do bagaço de malte, utilizando agitação mecânica, sonda de ultrassom e CO2 supercrítico. A hidrólise enzimática foi realizada sobre o amido granular. Para tanto, foi utilizado um complexo amilolítico comercial próprio para este tipo de hidrólise, STARGENTM 002. Para cada tecnologia foram estudadas diferentes variáveis. O primeiro planejamento foi realizado para a hidrólise assistida por agitação mecânica e as variáveis estudadas foram temperatura (ºC), concentração de enzima (%, m/m) e concentração de substrato no meio (m/m). Foram encontradas concentrações de ART de até 75,5 g por kg de substrato e todas as variáveis apresentaram efeito significativo sobre a resposta. Essa concentração de ART, foi definida como rendimento mássico do processo e este valor foi corroborado com uma cinética, desenvolvida nas mesmas condições do melhor ensaio, com leve aumento apenas na temperatura (70ºC), e indicou valor concernente ao anterior além de provar que o tempo de 4 horas de hidrólise foi suficiente. A partir deste primeiro planejamento, as variáveis temperatura (70°C), concentração de enzima (8,2%) e concentração de substrato (170 g.L-1) foram fixadas para a realização da hidrólise assistida por ultrassom, de forma direta e indireta. As variáveis investigadas neste segundo planejamento foram amplitude (%) e fator de pulso (-) durante 2 horas de reação. Com aplicação de sonicação direta, foi possível alcançar 100% de eficiência no processo de conversão do amido. A resposta encontrada para o melhor ensaio (5) foi de 370,86 g.kg-1. Já com aplicação de sonicação indireta, a eficiência do processo caiu pela metade e o melhor resultado foi para o ensaio de número 6, com concentração de 162,96 g ART/ kg de substrato. Uma cinética para o melhor ensaio de sonicação direta foi desenvolvida durante 3 horas, atestando que o ultrassom aumenta a velocidade da reação resultando no melhor rendimento em menor tempo comparado às outras técnicas. Para as reações com CO2 supercrítico, foi estudada a influência da umidade, da temperatura e pressão, onde o melhor resultado obtido, entre todas as reações, foi com a utilização de pressão de 175 bar, temperatura de 40ºC e 80% de água adicionada ao bagaço, resultando em 104,28 g de ART por kg de bagaço seco. Esse valor corresponde a 11,53% de eficiência da reação de hidrólise do amido em açúcares redutores totais. De um modo geral, os processos obtiveram um bom desempenho na obtenção de açúcares fermentescíveis, destacando-se o ultrassom em relação as demais tecnologias testadas.