Neste trabalho, são descritos os detalhes da montagem de um sistema de cultivo microbiano em estado sólido, cujo elemento principal é um biorreator de tambor rotativo em escala de bancada, com casco em vidro refratário com aproximadamente 6,2 litros de volume. A montagem do equipamento exigiu estudos para a definição dos seguintes aspectos: geometria do reator; controle de frequência e período de agitação; umidificação, aquecimento e controle do fluxo do ar injetado no sistema; mistura do meio de cultivo; medição e controle da temperatura do meio; retirada de amostras. O sistema desenvolvido foi avaliado, tendo como processo fermentativo modelo o cultivo de Aspergillus niger T0005/007-2, microrganismo produtor de enzimas pectinolíticas. Os testes foram feitos em um meio contendo farelo de trigo como suporte sólido, avaliando-se a influência de três parâmetros principais agitação, massa de meio de cultivo e temperatura do meio sobre o crescimento celular e a produção de endo-poligalacturonase (PG) por A. niger. Três formas de agitação do meio sólido foram comparadas: sem agitação; agitação a 1 rpm por 5 minutos a cada duas horas; agitação a 1 rpm por 1 hora e 55 minutos a cada duas horas. A segunda forma de agitação levou ao melhor crescimento celular, 81 mg.g-1, e a atividade de endo-PG da ordem de 80 U.g-1, semelhante ao estimado com o sistema estático. Com a terceira forma de agitação, aparentemente houve dano ao micélio fúngico e, com isso, resultados inferiores foram alcançados. A avaliação do efeito da massa de meio de cultivo sobre o processo foi feita com cargas crescentes de meio que resultaram na ocupação de 30, 45 e 60 % do volume útil do reator. Quanto ao crescimento celular, o melhor resultado foi alcançado com a menor carga de meio, enquanto que a carga intermediária resultou no mais alto título enzimático final, 107,2 U.g-1. Nos experimentos sobre a influência da temperatura sobre o cultivo de A. niger, a maior atividade enzimática (80,6 U.g-1) foi obtida numa condição de trabalho que permitiu que a temperatura do meio atingisse valores da ordem de 45ºC. Com o meio mantido a 30ºC, a atividade enzimática máxima foi substancialmente mais baixa, 46,4 U.g-1. Nos testes realizados com o processo modelo, não se verificou uma clara influência positiva da agitação sobre a produção de endo-PG. Entretanto, a partir dos experimentos com temperatura controlada, é possível sugerir que a formação de endo-PG é favorecida por uma condição de estresse para o microrganismo, no caso representado por temperaturas do meio acima de 40ºC, visto que a temperatura ideal de crescimento de A. niger encontra-se na faixa de 28 a 34ºC. Este resultado, que discorda do que é genericamente descrito na literatura especializada sobre cultivos em estado sólido, é um exemplo da importância de dispor-se de um biorreator de tambor rotativo de pequena escala como equipamento básico para a realização de estudos fundamentais a respeito deste tipo de processo. Adicionalmente, o fato de o corpo do reator ser construído em vidro permite a visualização do espaço interno do tambor rotativo e observar o efeito da agitação sobre o meio de cultivo. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-02T17:41:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tomas Augusto Polidoro.pdf: 1493269 bytes, checksum: 0ed8a1384e54fe0a00f47be237707cbf (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-02T17:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tomas Augusto Polidoro.pdf: 1493269 bytes, checksum: 0ed8a1384e54fe0a00f47be237707cbf (MD5) / In this work, details on the assembling of a solid state cultivation system, whose main component is a bench scale rotating-drum bioreactor, are described. The bioreactor was built in refractory glass and has an approximate volume of 6.2 liters. To assemble the equipment, the following aspects have been studied: geometry of the bioreactor; control of frequency and period of agitation; moistening, warming and controlling of the inlet air flux; mixing of cultivation medium; determination and control of medium temperature; sample withdrawn. The developed system was evaluated, being the cultivation of the pectinolytic enzymeproducing microorganism Aspergillus niger T0005/007-2 used as the model process. The fermentative tests were carried out in a medium containing wheat-straw as solid support and were used to evaluate the effects of three main parameters agitation, mass of cultivation medium and medium temperature on the cell growth and the production of endopolygalacturonase (endo-PG) by A. niger. For agitation of the solid medium, three modes were compared: no agitation; agitation of 1 rpm for 5 minutes each 2 hours; agitation for 1 hour and 55 minutes, each 2 hours. The second mode of agitation led to the best cell growth, 81 mg.g-1, and to endo-PG activity of approximately 80 U.g-1, similar to that obtained with the static system. With the third mode of agitation occurred, apparently, some damage to fungus mycelium and inferior results were achieved. The evaluation of the mass of cultivation medium on the process was done by loading the reactor with masses that result in the occupation of 30, 45 and 60% of the working volume of the bioreactor. With respect to the cell growth, the best result was attained with the smallest load of medium, whereas the intermediate load resulted in the highest endo-PG activity, 107.2 U.g-1. In the experiments on the influence of the temperature on the cultivation of A. niger, the largest endo-PG activity (80.6 U.g-1) was obtained in a process condition that allowed that the temperature reached values close to 45ºC. When the medium temperature was controlled at 30ºC, the endo-PG activity was substantially lower, 46.4 U.g-1. In the tests with the model process, no clearly positive influence of agitation on the production of endo-PG was observed. From the temperature-controlled experiments however, it is possible to suggest that endo-PG formation is favored by a stress condition for the microorganism, represented in this case by medium temperatures over 40ºC, since the optimal temperatures for A. niger growth is found in the range of 28 to 34ºC. This result disagrees from what is generically described in the specialized literature for the solid state cultivations, being this fact an example of the importance of having a small-scale rotating-drum bioreactor as a basic equipment for fundamental studies on that type of fermentative process. Additionally, the fact of the reactor body being built on glass allows the inspection of the internal space of the rotating drum and to observe the effects of agitation on the cultivation medium.

Orientador: João Cláudio Thoméo / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Izabela Dutra Alvin / Resumo: Este trabalho visou dar tratamento tecnológico a extratos enzimáticos ricos em endoglucanases obtidos por cultivo em estado sólido (CES) do fungo termofílico Myceliophtora thermophila M77, através da secagem por spray-drying. A fim de garantir a estabilidade das enzimas durante um período de armazenamento, o extrato enzimático bruto (EEB) foi seco em spray-dryer sendo investigados os parâmetros operacionais e os adjuvantes de secagem para garantir a maior retenção da atividade enzimática após a secagem. Os ensaios foram divididos entre discriminação do adjuvante que proporcionasse maior proteção às enzimas, otimização das condições de secagem, armazenamento do EEB e dos pós secos, avaliação do efeito da secagem sobre as propriedades físico-químicas das endoglucanases e morfologia dos pós. Utilizou-se de planejamentos estatísticos para analisar os efeitos das variáveis temperatura de saída do ar de secagem, vazão de alimentação de solução, proporção entre o EEB e adjuvante, e teor de sólidos na formulação, sendo as respostas retenção de atividade enzimática e umidade dos pós. Nos ensaios de discriminação foi selecionado o adjuvante goma arábica. Em seguida, nos ensaios para otimização das condições de secagem, foi identificado menor vazão de alimentação e menores temperaturas de saída do ar de secagem para maiores retenções de atividade enzimática e maiores temperaturas e menores vazões para menores teores de umidade dos pós, o teor de sólidos revelou-se não significativo. O pó obtido nas condições mais favorável e menos favorável para a retenção da atividade enzimática foi armazenado à temperatura ambiente e sob refrigeração e a atividade enzimática determinada quinzenalmente. A análise estatística revelou não haver diferença na retenção da atividade enzimática após longos períodos para ambas as condições de secagem selecionadas e alternativas de armazenamento... / Abstract: This work aimed to provide technological treatment to enzymatic extract rich in endoglucanase, obtained by solid state culture using the fungus Myceliophtora thermophila M77, through spray-drying. Operational parameters and adjuvants were varied in order to obtain stable enzymes with high activities during storage. The experiments were divided into adjuvant discrimination, optimization of the drying conditions, storage of the raw enzymatic extract (REE) and powders, evaluation of drying on the physical-chemical characteristics of the endoglucanase, and powder morphology. Statistical experimental designs were used to evaluate the effect of the variables exit air temperature, solution flow rate, proportion REE/adjuvant, and total solid content on the enzyme activity retention and powder moisture content. The adjuvant Arabic gum was selected from the discrimination assays. From the optimization experiments, it was determined that the lower flow rate and air exit temperature resulted in the highest enzyme activity retention, while low temperature and solution flow rate resulted in the lowest retention. The total solid concentration was not statistically significant. The powders produced in the Best and in the worst drying conditions were stored at room temperature and under refrigeration and the enzymatic activity was measured at 15 days intervals. The statistical analysis did not show any difference in the enzymatic activity retention after long periods of storage for both drying conditions and both storage alternatives. The influence of temperature and pH on the enzyme activity was also investigated before and after the drying process, and it was noticed that these physical-chemical properties were not affected by the adjuvants and by the drying process. The morphology of the powders, obtained using the inert gas adsorption method, indicated that the powder obtained under the worst drying condition presented specific superficial area twice ... / Mestre

Resumo: A efetiva produção de etanol lignocelulósico depende de leveduras capazes de fermentar a fração hemicelulósica da biomassa lignocelulósica que é composta em sua maioria por xilose. Há uma grande dificuldade em encontrar esses microrganismos já que a capacidade de utilizar xilose como fonte de carbono não é apresentada pela maioria das leveduras. Neste trabalho leveduras isoladas de diferentes materiais da zona rural,foram testadas quanto à assimilação de xilose e glicose, e fermentação de xilose a 30°C, onde observou-se diferentes comportamentos entre diferentes linhagens da mesma espécie. As linhagens de leveduras isoladas foram identificadas pela técnica molecular PCR-RFLP empregando-se as regiôes ITS 5,8 S e D1/D2 do DNA ribossômico. Três leveduras identificadas como espécies de Cândida tropicalis foram avaliadas quanto a capacidade de produção de xilitol e etanol a partir de meio basal com xilose como única fonte de carbono e do licor negro da extração da celulose hidrolisado por enzimas do fungo Thermoascus aurantiacus. A produção de xilitol foi semelhante nos dois substratos, entretanto a produção de etanol foi maior quando o licor negro foi empregado, esses resultados mostraram que a quantidade e a natureza dos açúcares presentes nos meios foram um interferente maior no metabolismo da levedura que os compostos tóxicos presentes no licor negro / Abstract: The effective lignocellulosic ethanol production depends on yeasts that are able to ferment the hemicellulosic biomass fraction, which is mostly composed by xylose. There is a big difficulty in finding such microorganisms because most yeasts do not use xylose as a carbon source. In this work, yeasts isolated from different materials were tested for xylose and glucose assimilation and xylose fermentation at 30°C ,where it was observed different behaviors between strains of the same species. The strains isolated were identified by PCR-RFLP molecular technique employing the ITS 5,8 and D1/D2 regions of ribosomal DNA. Three yeasts were identified as Cândida tropicalis species and their ability to produce xylitol and ethanol from xylose and the black liquor from the cellulose extraction hydrolyzed by enzymes of the fungus Thermoascus aurantiacus was evaluated. The xylitol production was similar in both media, but the ethanol production was higher when the black liquor was used, these results shows that the quantity and nature of the sugars present in the media have a bigger interference in the metabolism of yeast to toxic compounds present in black liquor / Orientador: Roberto da Silva / Coorientador: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: Eleni Gomes / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Mestre

Orientador: Daniela Alonso Bocchini Martins / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: João Cláudio Thoméo / Resumo: Devido à ampliação das aplicações industriais das celulases e hemicelulases, é crescente o interesse na produção destas enzimas por micro-organismos através de processos que promovam altos rendimentos a baixo custo. Assim, o cultivo de fungos filamentosos por fermentação em estado sólido (FES) utilizando-se resíduos lignocelulósicos como substratos tem sido frequentemente citado na literatura. Os fungos termofílicos tem se destacado neste sentido, por produzirem enzimas geralmente mais ativas e estáveis sob altas temperaturas, uma vantagem do ponto de vista das aplicações industriais. No presente trabalho, foram isolados 32 fungos termofílicos do ambiente a partir de amostras de silagem, compostagem e outros materiais orgânicos. Uma triagem inicial dos melhores produtores foi feita pelo cultivo dos isolados, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo (1:1 p/p) como substratos, por 96h. A partir destes cultivos foram pré-selecionados 7 isolados, os quais foram então cultivados por FES em diferentes misturas de resíduos agro-industriais, por 96h, a fim de se avaliar a influência dos mesmos na produção das enzimas, buscando-se maiores rendimentos. Foram então selecionados para dar continuidade ao trabalho os isolados que mais se destacaram na produção das enzimas: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glicosidase, xilanase e avicelase) e DABM 11/45 (-glicosidase, xilanase e avicelase). A influência do tempo de cultivo na produção das enzimas pelos dois isolados selecionados foi avaliada e as enzimas foram caracterizadas físico-quimicamente. O extrato enzimático produzido por M. thermophila, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de soja (1:1 p/p) foi utilizado para a sacarificação de bagaço de cana in natura e pré-tratado glicerol e explosão à vapor. Os bagaços in natura e pré-tratados foram... / Abstract: Due to the expansion of industrial applications of cellulases and hemicellulases, there is increasing interest in the production of these enzymes by micro-organisms through processes that promote high yields at low cost. Thus, the cultivation of filamentous fungi by solid state fermentation (SSF) using lignocellulose residues as substrates has been frequently cited in the literature. The thermophilic fungi has excelled in this regard, since they produce enzymes usually more active and stable under high temperatures, an advantage from the point of view of industrial applications. In this work, 32 thermophilic fungi were isolated from the environment, from samples of silage, composting and other organic materials. An initial screening of the best producers was made by cultivation of isolates, by SSF, in a mixture of sugar cane bagasse and wheat bran (1:1 w/w) as substrates, for 96h. From these cultivations 7 isolates were pre-selected, which were then cultured by SSF in different mixtures of agro-industrial residues, for 96h, in order to assess the influence of these substrates in enzymes production, seeking higher yields. Then, were selected to give continuity to the work the isolates that stood out in the production of enzymes: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glucosidase, xylanase and avicelase) and DABM 11/45 (-glucosidase, xylanase and avicelase). The influence of the time on the enzymes production by the two selected isolates was assessed and the enzymes were characterized physico-chemically. The enzymatic extract produced by M. thermophila, by FES, in a mixture of sugar cane bagasse and soybean meal (1:1 w/w) was used for the saccharification of in natura and pre-treated glycerol and steam exploded sugarcane bagasse. The in natura and pre-treated bagasse were characterized regarding the content of cellulose, hemicellulose and lignin. The enzymatic extract produced by newly isolated fungus Myceliophtora... / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: João Claudio Thomeo / Banca: Mauricio Boscolo / Banca: Sandra Helena da Cruz / Banca: Sarita Cândida Rabelo / Resumo: O presente estudo foi dividido em duas etapas, a primeira propôs a produção de enzimas lignocelulósicas por linhagens do gênero Trichoderma por fermentação em estado sólido sob diferentes condições físico-químicas. Após seleção inicial, quatro dentre dez linhagens analisadas, apresentaram resultados satisfatórios quanto à atividade enzimática. Dentre as quatro, foram identificadas as espécies T. virens, T. harzianum e T. aspereloides. A maior atividade de CMCase (23 U/g), foi obtida do cultivo de T. asperelloides e a maior atividade de β-glicosidase (4 U/g) e xilanase (1640 U/g) do cultivo de T. virens. Na segunda etapa deste estudo, foi avaliada a eficiência do pré-tratamento com e sem o uso de micro-ondas associado a soluções de ácido fosfórico (0,05 M), hidróxido de sódio (0,01 M), glicerol (10%) e água no tratamento do bagaço de cana. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que resultou em maior liberação de compostos fenólicos totais (4,24 mg/g) e açúcares redutores (0,06 ± 0 mg/g), foram os tratamentos por micro-ondas associados ao NaOH e glicerol, respectivamente. Os resultados de perda de massa após o tratamento foram significativos no tratamento com micro-ondas e NaOH (14%). O bagaço de cana pré-tratado foi incubado com o preparo enzimático de Trichoderma virens, T. asperelloides, T. harzianum ou a enzima comercial Celluclast. Após 24 horas de incubação foram liberados 535 mg/g de açúcar redutor na hidrólise da espécie T. virens. As análises termogravimétricas e morfológicas do bagaço de cana tratado com micro-ondas e NaOH, apontaram mudanças na estrutura do material evidenciando a eficiência do tratamento na desestruturação da biomassa / Abstract: This study was divided in two steps, the first investigated the production of lignocelullosic enzymes for specimens of Trichoderma cultivated by state solid fermentation under different conditions physical-chemical. For ten specimens available, four showed satisfactory results of enzymatic production, being identified three species. T. virens, T. harzianum e T. aspereloides). The greatest production of CMCase (23 U/g), was obtained by T. asperelloides and the greatest production of β-glicosidase (4U/g) and xilanase (1640U/g) were obtained by T. virens. In the second investigation, was tested the efficiency of pre-treatment of bagasse sugar cane with microwave radiation in presence of acid phosphoric (0.05M), sodium hydroxide (0.01M), glycerol (10%) all diluted in water in fiber structure. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of phenolic compounds (4.24 mg/g) and reducing sugars (0.06±0 mg/g) was the solution in microwave with NaOH and glycerol, respectively. The dry weight results after the treatment were significant, with a maximum of 14% loss of the initial in treatment with NaOH. The thermogravimetry and morphological analysis of treated bagasse with a microwave and NaOH, showed changes in the structure of the material showing the effectiveness of treatment in biomass breakdown / Doutor

Neste trabalho, são descritos os detalhes da montagem de um sistema de cultivo microbiano em estado sólido, cujo elemento principal é um biorreator de tambor rotativo em escala de bancada, com casco em vidro refratário com aproximadamente 6,2 litros de volume. A montagem do equipamento exigiu estudos para a definição dos seguintes aspectos: geometria do reator; controle de frequência e período de agitação; umidificação, aquecimento e controle do fluxo do ar injetado no sistema; mistura do meio de cultivo; medição e controle da temperatura do meio; retirada de amostras. O sistema desenvolvido foi avaliado, tendo como processo fermentativo modelo o cultivo de Aspergillus niger T0005/007-2, microrganismo produtor de enzimas pectinolíticas. Os testes foram feitos em um meio contendo farelo de trigo como suporte sólido, avaliando-se a influência de três parâmetros principais agitação, massa de meio de cultivo e temperatura do meio sobre o crescimento celular e a produção de endo-poligalacturonase (PG) por A. niger. Três formas de agitação do meio sólido foram comparadas: sem agitação; agitação a 1 rpm por 5 minutos a cada duas horas; agitação a 1 rpm por 1 hora e 55 minutos a cada duas horas. A segunda forma de agitação levou ao melhor crescimento celular, 81 mg.g-1, e a atividade de endo-PG da ordem de 80 U.g-1, semelhante ao estimado com o sistema estático. Com a terceira forma de agitação, aparentemente houve dano ao micélio fúngico e, com isso, resultados inferiores foram alcançados. A avaliação do efeito da massa de meio de cultivo sobre o processo foi feita com cargas crescentes de meio que resultaram na ocupação de 30, 45 e 60 % do volume útil do reator. Quanto ao crescimento celular, o melhor resultado foi alcançado com a menor carga de meio, enquanto que a carga intermediária resultou no mais alto título enzimático final, 107,2 U.g-1. Nos experimentos sobre a influência da temperatura sobre o cultivo de A. niger, a maior atividade enzimática (80,6 U.g-1) foi obtida numa condição de trabalho que permitiu que a temperatura do meio atingisse valores da ordem de 45ºC. Com o meio mantido a 30ºC, a atividade enzimática máxima foi substancialmente mais baixa, 46,4 U.g-1. Nos testes realizados com o processo modelo, não se verificou uma clara influência positiva da agitação sobre a produção de endo-PG. Entretanto, a partir dos experimentos com temperatura controlada, é possível sugerir que a formação de endo-PG é favorecida por uma condição de estresse para o microrganismo, no caso representado por temperaturas do meio acima de 40ºC, visto que a temperatura ideal de crescimento de A. niger encontra-se na faixa de 28 a 34ºC. Este resultado, que discorda do que é genericamente descrito na literatura especializada sobre cultivos em estado sólido, é um exemplo da importância de dispor-se de um biorreator de tambor rotativo de pequena escala como equipamento básico para a realização de estudos fundamentais a respeito deste tipo de processo. Adicionalmente, o fato de o corpo do reator ser construído em vidro permite a visualização do espaço interno do tambor rotativo e observar o efeito da agitação sobre o meio de cultivo. / In this work, details on the assembling of a solid state cultivation system, whose main component is a bench scale rotating-drum bioreactor, are described. The bioreactor was built in refractory glass and has an approximate volume of 6.2 liters. To assemble the equipment, the following aspects have been studied: geometry of the bioreactor; control of frequency and period of agitation; moistening, warming and controlling of the inlet air flux; mixing of cultivation medium; determination and control of medium temperature; sample withdrawn. The developed system was evaluated, being the cultivation of the pectinolytic enzymeproducing microorganism Aspergillus niger T0005/007-2 used as the model process. The fermentative tests were carried out in a medium containing wheat-straw as solid support and were used to evaluate the effects of three main parameters agitation, mass of cultivation medium and medium temperature on the cell growth and the production of endopolygalacturonase (endo-PG) by A. niger. For agitation of the solid medium, three modes were compared: no agitation; agitation of 1 rpm for 5 minutes each 2 hours; agitation for 1 hour and 55 minutes, each 2 hours. The second mode of agitation led to the best cell growth, 81 mg.g-1, and to endo-PG activity of approximately 80 U.g-1, similar to that obtained with the static system. With the third mode of agitation occurred, apparently, some damage to fungus mycelium and inferior results were achieved. The evaluation of the mass of cultivation medium on the process was done by loading the reactor with masses that result in the occupation of 30, 45 and 60% of the working volume of the bioreactor. With respect to the cell growth, the best result was attained with the smallest load of medium, whereas the intermediate load resulted in the highest endo-PG activity, 107.2 U.g-1. In the experiments on the influence of the temperature on the cultivation of A. niger, the largest endo-PG activity (80.6 U.g-1) was obtained in a process condition that allowed that the temperature reached values close to 45ºC. When the medium temperature was controlled at 30ºC, the endo-PG activity was substantially lower, 46.4 U.g-1. In the tests with the model process, no clearly positive influence of agitation on the production of endo-PG was observed. From the temperature-controlled experiments however, it is possible to suggest that endo-PG formation is favored by a stress condition for the microorganism, represented in this case by medium temperatures over 40ºC, since the optimal temperatures for A. niger growth is found in the range of 28 to 34ºC. This result disagrees from what is generically described in the specialized literature for the solid state cultivations, being this fact an example of the importance of having a small-scale rotating-drum bioreactor as a basic equipment for fundamental studies on that type of fermentative process. Additionally, the fact of the reactor body being built on glass allows the inspection of the internal space of the rotating drum and to observe the effects of agitation on the cultivation medium.

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / The present work had as objective to use guava residues (seeds) as biomass for the production of bio-oil through conventional pyrolysis. The biomass presented a moisture content of 3.49 ± 0.03 %, high carbon content (67.04 %), nitrogen (3.96 %), oxygen (22.86 %), hydrogen (6.18 %), protein content (11.81 ± 0.36 %), fiber (11.78 ± 0.45 %), calorific power (24.69 MJ kg -1), ash content (0.76 ± 0.02 %), oil (11.78 ± 0.45 %), cellulose (48.71 %), hemicellulose (11.52 %) and lignin (10.12 %). The thermogravimetric curve of the sample amounts to 90 % of mass loss at 450 °C. The biomass was used in two reactors (quarzto and inox) for the production of bio-oil. Preliminary, the experiments in a quartz reactor evaluated the conditions: temperature (500 to 700 °C), sample mass (5 and 11 g) and pyrolysis time (5 and 10 min) with flow 1mL min-1. The best condition in the quartz reactor was 500 °C, 11 g of seed with the collection time of 5 min and 17.1 % of bio-oil yield. The following experiments were carried out in the steel reactor with constants pyrolysis temperature and flow, 500 ºC and 1mL min-1, respectively. Also, the following variables: sample mass (10 and 20 g), granulometry (seed entire and grain) and salts (K2HPO4 and K3PO4). The best condition in the stainless steel reactor was 20 g of sample, ground seed and without addition of salt, obtaining 23.94 % of bio-oil yield. Since the bio-oil was obtained, it was submitted to liquid-liquid extractions in a 250 mL separating funnel using dichloromethane (DCM) (60 mL) to separate the organic phase (bio-oil) and aqueous phase. For the improvement with model molecule (phenol), diisobutylene was used as reagent and sulfuric acid, Amberlyst (A-15) and sulfated zirconia as catalysts. The conditions for the enhancement were temperature (120 to 180 ° C), molar ratio (1: 1 to 1: 5) and percentage of catalyst (1 to 5% w / w), where the best product conversion was gotten with 150 °C, 1: 3 ratio and 3 % Amberlyst (A-15) yielding 99.8 % product conversion. From the last condition cited above the improvement was made with the bio-oil obtained from the steel reactor. The bio-oils (quartz and steel reactor) were analyzed by infrared, thermogravimetry and GC / MS. After the identification of the compounds by chromatography, the bio-oil from steel reactor (under the conditions: 20 g of sample, ground seed and 10 % K3PO4), showed greater quantity of phenolic compounds being then used in the improvement. / O presente trabalho teve como objetivo utilizar resíduos (sementes) de goiaba como biomassa para produção de bio-óleo via pirólise convencional. A biomassa apresentou teor de umidade de 3,49 ± 0,03 %, alto teor de carbono (67,04 %), nitrogênio (3,96 %), oxigênio (22,86 %), hidrogênio (6,18 %), poder calorífico (24,69 MJ kg-1), teor de cinzas (0,76 ± 0,02 %), proteínas (11,81 ± 0,36 %), fibras (11,78 ± 0,45 %), óleo (11,78 ± 0,45 %), celulose (48,71 %), hemicelulose (11,52 %) e lignina (10,12 %). A curva termogravimétrica da amostra apresentou cerca de 90% de perda da massa na temperatura de 450 °C. A biomassa foi utilizada em dois reatores (quarzto e inox) para a produção de bio-óleo. Os experimentos preliminares realizado em reator de quartzo avaliaram as condições: temperatura (500 a 700 °C), massa da amostra (5 e 11 g) e tempo de pirólise (5 e 10 min), com fluxo de 1mL min-1. A melhor condição no reator de quarzto foi 500 °C, 11 g de semente e com o tempo de coleta de 5 min, com 17,1 % de rendimento de bio-óleo. Em sequência, foram realizados os experimentos no reator de aço, com temperatura de pirólise (500 °C) e fluxo (1mL min-1) constantes e as seguintes variáveis: massa da amostra (10 e 20 g), granulometria (semente inteira e semente moída) e sais (K2HPO4 e K3PO4). A melhor condição no reator de inox foi com 20 g de amostra, semente moída e sem adição de sal, obtendo 23,94 % de rendimento de bio-óleo. Uma vez obtido o bio-óleo, este foi submetido a extrações líquido líquido em um funil de decantação de 250 mL, utilizando diclorometano (DCM) (60 mL) para separação da fase orgânica (bio-óleo) e fase aquosa. Para a realização do melhoramento com molécula modelo (fenol), usou-se diisobutileno como reagente e como catalisadores ácido sulfúrico, Amberlyst (A-15) e zircônia sulfatada. As condições para a realização do melhoramento foram temperatura (120 a 180 °C), razão molar (1:1 a 1:5) e percentual de catalisador (1 a 5 % m/m), onde a melhor conversão de produtos foi com 150 °C, com razão de 1:3, e 3 % de Amberlyst (A-15) com 99,8 % de conversão de produtos. Com a melhor condição citada anteriormente, foi realizado o melhoramento com o bio-óleo originado do reator de aço. Os bio-óleos (reator de quartzo e aço) foram analisados por infravermelho, termogravimetria e GC/MS, após a identificação dos compostos por cromatografia, o bio-óleo do reator de aço nas condições de 20 g de amostra, semente moída e 10 % K3PO4,apresentou uma maior quantidade de compostos fenólicos, sendo este utilizado no melhoramento.

Orientador: Telma Teixeira Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delgado_PaulaAparecida_D.pdf: 2150542 bytes, checksum: 6d1fcc0446226d64e7f55a55da813d57 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Polissacarídeos são os principais constituintes do café verde, torrado e solúvel, sendo principalmente galactomananos e arabinogalactanos. Um aspecto importante em relação a estes polissacarídeos é a insolubilidade, umas das possíveis razões para a formação de sedimentos na produção de café solúvel, reduzindo o rendimento do processo. Em face disto, o objetivo deste trabalho foi investigar a redução de sedimentos em extrato de café pela ação de enzimas. Diversas preparações comerciais de pectinases foram selecionadas e suas diferentes atividades determinadas. Rohapect B1L apresentou a maior atividade de mananase. Adicionalmente, a maioria das preparações estudadas apresentou outras atividades enzimáticas, tais como mananase, endoglucanase, xilanase, além da atividade atestada pelos fabricantes. Frações solúveis e insolúveis do extrato de café e sedimento foram preparadas e suas composições determinadas. Os principais componentes do extrato de café e sua fração insolúvel foram carboidratos e proteínas, enquanto que a fração insolúvel do sedimento apresentou também uma fração significativa de lignina. Pela análise dos carboidratos, galactose, arabinose e manose foram os principais monossacarídeos obtidos após hidrólise ácida, confirmando a presença de galactomananos e arabinogalactanos. Galactomanano com baixo grau de ramificação foi o principal polissacarídeo encontrado nas frações insolúveis. Biopectinase CCM, Rohapect B1L, Pectinase 444L e Galactomananase ACH foram as preparações enzimáticas mais eficientes na redução de sedimento do extrato de café, sendo Rohapect B1L e Galactomananase ACH as mais viáveis, cujas concentrações ótimas foram 0,3 e 0,1 mgproteína/gsubstrato, respectivamente. A massa molecular média dos components do extrato de café foi 18 kDa, a qual decresceu 6,6% após hidrólise com Rohapect B1L. O principal açúcar liberado por esta enzima foi a manose, sugerindo sua ação sobre as cadeias de mananos do café, devido a alta atividade de mananase. Os extratos hidrolisados pelas preparações enzimáticas Rohapect B1L e Galactomananase ACH foram avaliados sensorialmente. Provadores treinados verificaram uma pequena a moderada diferença entre os extratos hidrolisados e o controle; entretanto, o tratamento enzimático não alterou a aceitação das amostras por parte dos consumidores. Os resultados mostraram boas perspectivas para a utilização de enzimas no processo de redução de sedimentos em extratos de café solúvel / Abstract: Polysaccharides are the main components of green, roasted and soluble coffee, and they are mainly galactomannans and arabinogalactans. An important aspect about these polysaccharides is the insolubility, possibly one of the reasons for the sediments formation in the production of instant coffee, reducing the yield of the process. Thus, the aim of this work was to investigate the reduction of sediments in coffee extract by the action of enzymes. Several commercial preparations of pectinases were selected and their different activities were determined. Rohapect B1L presented the highest mannanase activity. Most of the commercial pectinases assayed presented other enzyme activities, like mannanase, endoglucanase, xylanase, besides the activity stated by the manufacturers. Soluble and insoluble fractions from coffee extract and sediment were prepared and their chemical composition determined. The main components of extract and its insoluble fraction were carbohydrates and proteins, while the insoluble fraction of sediment presented also a significant amount of lignin. Based on the carbohydrate analysis, galactose, arabinose and mannose were the main monosaccharides obtained after acid hydrolysis, confirming the presence of galactomannans and arabinogalactans. Galactomannan with low degree of branching was found to be the main polysaccharide of the insoluble fractions. Biopectinase CCM, Rohapect B1L, Pectinase 444L and Galactomannanase ACH were found to be themost effective enzyme preparations on the sediment reduction of coffee extract, being Rohapect B1L and Galactomannanase ACH the more viable ones, which optimumconcentrations were 0.3 and 0.1 mgprotein/gsubstrate, respectively. The average molecular weight of the coffee extract components was 18 kDa, which decreased 6.6% after hydrolysis with Rohapect B1L. The main sugar released by this enzyme preparation was mannose, suggesting its action on coffee mannans, due to the high activity of mannanase. The extracts hydrolyzed by Rohapect B1L and Galactomannanase ACH were evaluated for the sensory quality. Trained panelists indicated a small to moderate difference between the hydrolyzed extracts and the control; however, the enzymatic treatment did not alter the consumers¿ acceptance of the coffee extract. The results showed good perspectives for the use of enzymes in reducing sediments in coffee extracts / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Este trabalho tem por objetivo propor alguns critérios básicos, para o desenvolvimento de plásticos de engenharia em aplicações, componentes e partes dos veículos chamados populares, particularmente no Brasil, em substituição a partes tradicionalmente usinadas, fundidas ou injetadas em ligas metálicas. A despeito da desconfiança que cerca alguns dos componentes em plásticos que se destinam às aplicações automotivas, (e uma das principais razões para isso, são as elevadas temperaturas presentes em algumas áreas do automóvel), as grandes indústrias do setor não deixam de conceber novos projetos em polímeros de alta performance, para aplicações tidas como críticas em termos de resistência geral. Os chamados plásticos de engenharia são preferivelmente escolhidos devido à sua fácil processabilidade, e sua flexibilidade em propiciar desenhos mais complexos, com boa estabilidade dimensional e uma excelente resistência à corrosão em ambientes de hostilidade química. No passado, as empresas claramente optavam pelos plásticos chamados de termofixos, que hoje estão quase esquecidos ou obsoletos (principalmente devido aos processamentos mais custosos e/ou mais lentos). Hoje são largamente substituídos pelos termoplásticos de engenharia. Atualmente, o consumo de plásticos em alguns carros brasileiros já alcança quase 130 kg de plásticos nos seus interiores e/ou exteriores (como o Ford KA, por exemplo), o que ajuda a reduzir o peso total do automóvel, aumentando a economia de combustível, reduzindo os custos de processos, aliada a uma excelente aparência superficial. Este trabalho versará sobre a possibilidade de se propor critérios mais objetivos na fase inicial de um processo de seleção de plásticos de engenharia (notadamente, poliamidas, acetais, poliésteres, e policarbonato), aumentando a eficácia da escolha e diminuindo custos (evitando erros e economizando tempo), como um guia prático de consulta para engenheiros e profissionais do setor automotivo brasileiro. / The main objective of this paper is to propose some basic economical and objective criteria for the engineering plastics development in applications, components and parts in the low-end cars segment (known in Brazil as popular cars), to replace traditional metallic machined, die-casted or injected parts. In spite of the lack of reliance in plastics components in automotive applications (one of them being the high temperature in the engine area), big industries in the sector always conceive new projects on high performance polymers for applications considered critical because of its general resistance. The named engineering plastics are preferably chosen due to its easy processing, complex design flexibility, with a good dimensional stability and an excellent resistance against corrosion in environments with chemical hostility. In the past, companies clearly selected the called thermo-stable plastics, almost forgotten or obsolete nowadays (mainly due to the high cost and/or slowness on processing). Today they are largely replaced by engineering thermoplastics. Nowadays, the consumption of plastics in Brazilian low-end cars already reached approximately 130 kg of plastics in their interior and/or exterior (like in Ford KA, for example), which helps to reduce total car weight, increasing the saving of fuel, mitigating process costs, besides to an excellent surface appearance. This paper will approach about the possibility of proposing more objective criteria in the initial phase of the engineering plastics selection (notably polyamides, acetals, polyesters, and polycarbonates), increasing the choice efficacy and diminishing costs (avoiding mistakes and saving time), as a practical consulting guide to engineers and professionals from the Brazilian automotive sector.

A constante evolução dos Materiais Poliméricos e seus compostos, a procura por um melhor desempenho e redução de peso em peças técnicas, têm levado a busca de soluções inovadoras em materiais termoplásticos para peças tradicionalmente produzidas em materiais metálicos. Nestes casos, a fase inicial de um projeto deve ser realizada com muito cuidado e é onde as metodologias de Seleção de Materiais e Processos de Fabricação (SMPF) mais podem contribuir para o sucesso de um produto. Existem muitas ferramentas para seleção de materiais, algumas delas até mesmo voltadas especificamente aos polímeros, mas nota-se que uma metodologia adequada - e talvez específica - ainda seja necessária. O objetivo deste trabalho foi analisar os métodos utilizados na academia e na indústria para a seleção de materiais termoplásticos, bem como os bancos de dados e programas de computador disponíveis, na busca de subsídios para auxiliar profissionais de projeto de produtos, sejam eles engenheiros ou não. Assim, tratou-se inicialmente de aspectos de Engenharia de Materiais e de SMPF e especificamente de Materiais Poliméricos termoplásticos, na busca de oferecer uma base comum por meio de definições e premissas utilizadas. Como é de interesse entender a inserção da filosofia de SMPF na indústria de transformação de materiais termoplásticos, investigou-se os processos de SMPF na academia e na indústria. A partir desta investigação, é apresentada uma discussão entre as semelhanças e uma possível intersecção entre estas duas realidades, analisando-se os sistemas existentes de maneira a apontar caminhos para estas duas áreas e culminando com uma proposta de modificações nas metodologias atuais para adequá-las as necessidades dos projetistas que trabalham com materiais poliméricos. / The constant evolution of polymers and its compounds, the search for better performance and weight reduction in parts have been leading to innovative solutions in thermoplastic replacing metals in parts traditionally made of the later. In such cases, the initial stages of a project needs a special care and are where the Material and Process Selection (MPS) tools can really shine. If the designer chooses wisely and take advantage of the design freedom made possible by the use of plastics, a part can not only be made more economically but also with a better performance. Many tools are available in the marketplace, some even designed to deal specifically with polymers, but it is becoming clear that a more adequate and specific polymer selection methodology is needed. The objective of this work is to analyze the methodologies used in the academy and in the industry in the area of thermoplastic materials selection, together with the databases and software available, in search for subsidies to help product designers in their work. In this way, this work deals initially with materials engineering, materials and process selection (MPS) and thermoplastic materials basic knowledge, in a way to offer a basis for discussion. As it tries to understand the MPS in the industry, these processes are investigated in the academy first, leading to a discussion on the similarities and possible intersection between both worlds, an analysis of the existing tools, and finally pointing towards modifications on the actual methodologies to bring the theory of MPS to the real world of designers.