Orientadores: Maria Aparecida Silva, Mariana Altenhofen da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Butzke_AlandeSiqueira_M.pdf: 3517066 bytes, checksum: 98ea507901df168f0fbaa1708f00b19a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A utilização de biomassa para a produção de etanol de segunda geração é de grande importância para o setor energético mundial, no entanto o uso do bagaço de cana excedente nas usinas sucro-alcooleiras depende de um pré-tratamento para criar condições necessárias para a hidrólise enzimática. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição estrutural das frações de bagaço e a influência da umidade, temperatura e pressão na conversão em açúcares antes e após o pré-tratamento com CO2 supercrítico. Os experimentos de caracterização e hidrólise enzimática das frações de bagaço foram desenhados por um planejamento experimental fatorial completo 23 com triplicata no ponto central. A remoção de hemicelulose no pré-tratamento aumentou consideravelmente o teor de celulose nas frações de fibra (retida na peneira 48 mesh da série Tyler) e de medula. Verificou-se para condição de 60ºC e 250 bar, um aumento máximo de aproximadamente 50 % (umidade de 0 % em base seca) e de 30 % (umidade de 100 % em base seca) no teor de celulose nas frações de fibra e medula, respectivamente. O melhor resultado da conversão em glicose da fração de fibra (7,7 g/L) foi para um teor de umidade igual a 0 % (base seca) em 24 horas de hidrólise enzimática, para a condição de 40ºC e 100 bar no pré-tratamento, com aumento de 16 % em relação à fração fibra sem pré-tratamento no mesmo tempo. O melhor resultado da conversão em glicose da fração de medula (8,2 g/L), foi para um teor de umidade igual a 100 % (base seca), para 60ºC e 100 bar, em 48 horas de hidrólise enzimática com um aumento de 16 % em relação à fração de medula sem pré-tratamento no mesmo tempo. Análises de difratometria de raios X mostraram alterações na cristalinidade da celulose para ambas as frações e a determinação da área superficial mostrou um aumento na quantidade de poros após o pré-tratamento. Verificou-se também a ausência do composto inibidor hidroximetilfurfural (HMF) nas frações de fibra e medula / Abstract: The use of biomass for second generation ethanol production is very important to the global energy sector, however, the use of sugarcane bagasse surplus in the sugar and alcohol plants depends on a pretreatment to create necessary conditions for enzymatic hydrolysis. The aim of this study was to evaluate the structural composition of bagasse fractions and moisture, temperature and pressure influence in sugars conversion before and after pretreatment with supercritical CO2. The physical characterization and enzymatic hydrolysis experiments of bagasse fractions were designed by a 23 full factorial design with three replications at the center point. The removal of hemicellulose by the pretreatment increased the cellulose content of fiber (retained in the sieve of 48 mesh Tyler series) and pith fractions. It was found that for 60°C and 250 bar, a increase of approximately 50 % (0 % moisture on a dry basis) and 30 % (moisture of 100 % on dry basis) in cellulose content for fiber and pith fractions, respectively. The best result of glucose conversion for fiber fraction (7,7 g/L) was for moisture content equal to 0 % (dry basis) after 24 hours of enzymatic hydrolysis, for 40°C and 100 bar, with an increase of 16 % compared to the fiber fraction without pretreatment for the same period. The best result of glucose conversion for pith fraction (8.2 g/L) was for moisture content of 100 % (dry basis) after 48 hours of enzymatic hydrolysis, for 60°C and 100 bar, with an increase of 16 % compared to the pith fraction without pretreatment at the same interval. X-ray diffraction analysis exhibited crystallinity changes of cellulose for both fractions and surface area revealed an increase in the pores number after pretreatment. It was also presented the absence of inhibitor compound hydroxymethylfurfural (HMF) for fiber and pith fractions / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Cecilia Sulzbacher Caruso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T22:39:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SierraAristizabal_RuthVeronica_M.pdf: 1527858 bytes, checksum: 19be6c21b6ac83bc742a54aa2002ae6a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Material lignocelulósico, como bagaço de cana de açúcar, é matéria prima potencial para produção de biocombustíveis de segunda geração. Hidrolisado hemicelulósico (H-H) rico em xilose pode ser fermentado por leveduras oleaginosas para a produção de lipídeos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi adaptar a Lipomyces starkeyi DSM 70296 em meios de cultivo contendo H-H de bagaço de cana-de-açúcar. O H-H com 12 g/L de xilose, 2 g/L de glicose, 10 g/L de ácido acético, 0,7 g/L de furfural e 1,3 g/L de HMF foi obtido após sete etapas de sequenciais de extração de bagaço previamente explodido a vapor. A levedura foi adaptada por engenharia evolutiva em meio de cultivo contendo concentrações crescentes de H-H. Como resultado, obteve-se a levedura adaptada ao meio de cultivo contendo 30% de H-H, a qual apresentou maior produtividade celular (113,90 mg/L/h) e concentração celular (9,79 g/L) em relação à cepa não adaptada (73,54 mg/L/h e 5,21 g/L, respectivamente). Fermentações em biorreator em meio sintético e contendo 30% de H-H apresentaram velocidades especificas máximas de crescimento (?max) de 0,117 e 0,122 h-1, respectivamente. Através de planejamento experimental 23 foram determinados os efeitos do ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural (HMF) no crescimento e produção de lipídeos da levedura. Resultados indicaram que o ácido acético apresentou efeito significativo sobre os parâmetros cinéticos aumentando a duração da fase lag até em 34 horas, além da redução da produtividade celular (Px) e da velocidade de consumo de substrato (rs). Adicionalmente foram verificados efeitos sinérgicos positivos entre ácido acético conjuntamente com furfural e HMF. Testes indicaram a possibilidade de altos níveis de inibição dos produtos gerados pela degradação da lignina em concentrações acima de 7,32 g/L / Abstract: Lignocellulosic materials, such sugar cane bagasse, as reported as potential feedstocks for production of second generation biofuels, through hemicellulose hydrolysates (H-H) extraction rich in xylose and the subsequent fermentation with oleaginous yeast for lipids production. In this regard, the objective of this study was to adapt the Lipomyces starkeyi DSM 70296 in culture media containing H-H of sugar cane bagasse. The H-H with 12 g/L of xylose, 2 g/L of glucose, 10 g/L acetic acid, 0.7 g/L of furfural and 1.3 g/L of HMF was obtained after seven sequential extraction steps of bagasse previously pretreated by steam explosion. The yeast was adapted by evolutionary engineering in culture medium containing increasing concentrations of H-H. As result, there was obtained the yeast adapted to culture medium containing 30% of H-H, which showed higher cell productivity (113.90 mg/L/h) and cell concentration (9.79 g/L) compared to not adapted strain (73.54 mg/L/h and 5.21 g/L, respectively). Fermentation in Bioreactor in synthetic medium and containing 30% of H-H medium showed maximum specific growth rate (?max) of 0.117 and 0.122 h-1, respectively. Through experimental design 23 was determined the effects of acetic acid, furfural and hydroxymethylfurfural (HMF) on growth and yield lipid yeast. As result, there was obtained that acetic acid had significant effect on kinetic parameters by increasing the duration of lag phase up to 34 hours, besides reduction of cell productivity (Px) and rate of substrate consumption (rs). Additionally positive synergistic effects were observed when acetic acid is found in culture media with furfural and HMF. Preliminary tests indicate the possibility of high levels of inhibition of products generated by lignin degradation at concentrations above 7.32 g/L / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Célia Maria Araujo Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:00:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiazRodriguez_OscarMauricio_M.pdf: 9406412 bytes, checksum: 058e7e7265334c352367c3bfe1533910 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi otimizar a produção de celulases, a partir de substratos alternativos, entre eles o bagaço de cana de açúcar, no processo de fermentação em estado sólido, utilizando o microrganismo Aspergillus niger. Na primeira etapa do trabalho foi realizada a identificação dos componentes do meio de cultura que mais favorecem o aumento da produtividade das celulases, entre eles foram avaliados: substrato (bagaço de cana in natura ou pré-tratado por explosão a vapor); fonte de carbono (lactose e extrato de soja) e a fonte de nitrogênio (peptona e extrato de levedura). Na segunda etapa do trabalho, a partir destas variáveis foi realizada a otimização da produção de celulases de acordo com um delineamento composto central rotacional (DCCR). Para isso foi utilizado um planejamento fatorial completo 2 , incluindo 6 pontos axiais e 4 repetições no ponto central. Finalmente, utilizando a técnica de regressão linear múltipla foi realizada a modelagem matemática para produção de celulases. A produção de celulases foi determinada baseada na atividade enzimática do complexo produzido nos ensaios: celulase total (FPAse); carboximetilcelulase (CMCase) e p- glucosidase. Os resultados mostraram que a máxima produção de celulaces, para um período de fermentação de 4 dias foi: 0,774 UI/g.s.s de FPAse; 14,41 UI/g.s.s de CMCase e 26,37 UI/g.s.s de p-glucosidase. As condições nas quais a máxima produção foi atingida foram: concentração de extrato de soja de 11 g/L; concentração de extrato de levedura de 1,5 g/L e porcentagem de umidade 80%. Esses resultados são bastante promissores levando em conta a identificação do extrato de soja como indutor da produção de celulases e do extrato de levedura, componentes que seriam de fácil e baixo custo de disponibilização no Brasil, que impactariam na redução global do custo de produção de celulases / Abstract: The objective of this work was the optimization of cellulases production, from alternatives substrates, such as sugarcane bagasse, in a process of solid state fermentation by Aspergillus niger. In the first project stage was identified the main components of culture medium: substrate (sugarcane bagasse in natura or pretreated by steam explosion); carbon source (lactose and soybean extract) and the source of nitrogen (peptone and yeast extract). In the second stage of the work, from that variables was optimized cellulases production, according to a central composite rotational design (DCCR). It used a full factorial 2 , including six axial points and 4 replications at the central point. Finally, it using the multiple linear regression was carried out the mathematical models for cellulases production. Thus, we evaluated the influence of selected variables on the production of cellulases quantified as three types of enzymatic activity: total cellulase (FPAse); carboximetilcelulase (CMCase) e p- glucosidase. The maximum production of cellulases was: 0,774 IU/g.d.s of FPAse; 14,41 IU/g.d.s of CMCase and 26,37 IU/g.d.s of p- glucosidase, for a period of 4 days of fermentation. And, the conditions in which maximum production was reached were: concentration of soybean extract 11 g/L, yeast extract concentration of 1,5 g/L and 80% moisture content. These results are very promising, considering the identification of the soybean extract as a inductor of cellulases production, and the least extract, these items are purchased at a low cost in Brazil, that impact in the reduction of global cost of cellulases production / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:26:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_MarinaOliveiradeSouza_D.pdf: 10320958 bytes, checksum: 60f6577e8a240362deee06c3fda94214 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O aumento na demanda por biocombustíveis motivou a produção de bioetanol a partir de materiais lignocelulósicos (etanol de 2ª geração). Bioetanol é produzido em larga escala no Brasil a partir da cana-de-açúcar (etanol de 1ª geração) há mais de trinta anos. Grandes quantidades de materiais lignocelulósicos (bagaço e palha) são geradas durante o processamento da cana-de-açúcar; o bagaço é queimado para produção de energia, e a palha é queimada para facilitar a colheita ou deixada no campo. Buscou-se neste estudo determinar as melhores condições para inserção da produção de etanol de 2ª geração no Brasil a partir das frações lignocelulósicas da cana-de-açúcar, que possibilita o aumento da produção de etanol usando a mesma área cultivada e permite o uso de parte da infraestrutura do processo convencional. Neste sentido, são estudadas tecnologias que maximizam a produção de etanol, incluindo aquelas que diminuem o consumo de energia do processo convencional. Além disso, diferentes tecnologias para produção de etanol de segunda geração foram comparadas, incluindo diferentes tipos de pré-tratamento e condições de hidrólise enzimática. Simulações computacionais foram desenvolvidas para comparar as tecnologias; os resultados mostram que: a otimização do consumo de energia do processo convencional de produção de etanol e o uso de parte da palha são essenciais para aumentar significativamente a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar; o teor de sólidos utilizado nas reações de hidrólise apresenta um grande impacto na produção de etanol total; ganhos podem ser obtidos ao se integrar a produção de etanol de 2ª geração e eletricidade em uma destilaria autônoma convencional / Abstract: Increase on biofuels demand has motivated the production of bioethanol from lignocellulosic materials (2nd generation ethanol). Bioethanol has been produced in large scale in Brazil from sugarcane (1st generation ethanol) for more than 30 years. Large amounts of lignocellulosic materials (bagasse and trash) are generated during sugarcane processing; bagasse is burnt for production of energy, while trash is burnt in the field to improve the harvest or left in the field. The best conditions for insertion of 2nd generation ethanol production in Brazil using sugarcane lignocellulosic fractions as feedstock were investigated in this study, leading to an increase on ethanol production using the same cultivated area and part of the infrastructure already available at the conventional process. In this way, technologies for maximization of ethanol production from sugarcane, including those that decrease energy consumption of the conventional ethanol production process were evaluated. In addition, different technologies for production of 2nd generation ethanol were compared, including different pretreatment methods and conditions for enzymatic hydrolysis. Simulations were developed to compare these technologies; results show that optimization of the energy demand of the conventional ethanol production process and use of part of the trash in the industry are crucial in order to increase ethanol production from sugarcane; solids content of hydrolysis reactions presents an important impact on overall ethanol production; signi_cant gains can be obtained when 2nd generation ethanol and electricity production are integrated in an autonomous distillery / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Aline Carvalho da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T07:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_ChristianeCurieldosSantosde_M.pdf: 1384731 bytes, checksum: f7030b49c79eb391a1b548ff3f6f0a5d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho o desempenho do pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com alta concentração de sólidos utilizando peróxido de hidrogênio alcalino foi avaliado. O objetivo foi aumentar a concentração de sólidos no pré-tratamento em relação a trabalhos anteriores (RABELO, 2007; GARCIA, 2009). Inicialmente um planejamento fatorial 23 foi realizado para avaliar a influência da temperatura (°C) e concentração de peróxido de hidrogênio alcalino (% v/v) no pré-tratamento, assim como da concentração de celulase (FPU/g bagaço) usada na hidrólise, na concentração de glicose obtida após a hidrólise enzimática. Este planejamento resultou em um modelo linear, que foi usado para determinar o caminho de máxima inclinação, seguindo o procedimento descrito por BARROS NETO el al. (2001). Novos experimentos foram realizados, determinando-se a vizinhança do ponto ótimo e, finalmente, um planejamento em estrela foi realizado em torno desta região, determinando-se as condições de pré-tratamento que resultam em concentração máxima de glicose após hidrólise (0,4014 g glicose/ g de bagaço bruto) quando o pré-tratamento foi realizado com 15% de sólidos e a hidrólise com 3% de sólidos. Este valor corresponde ao rendimento de 95,38% em glicose, obtido realizando-se o pré-tratamento por 1 hora, a 65ºC e concentração de peróxido de 8% v/v em pH de 11,5 e a etapa de hidrólise com concentração de celulase de 15 FPU/g e de ?-glicosidase de 25 CBU/g. Concentração de glicose de 0,3846±0,0014 g glicose/ g de bagaço bruto, correspondente a rendimento de 90,87±0,33% em glicose, foi obtida realizando-se o pré-tratamento a 55ºC e com 7% v/v de peróxido de hidrogênio alcalino, na mesma concentração de sólidos e tempo de pré-tratamento e considerando as mesmas condições de hidrólise. Esta concentração de peróxido corresponde a 0.47 mL de peróxido/ g de bagaço ou 0.69 g de peróxido/g bagaço, concentração bastante menor do que a usada nos trabalhos anteriores, que era superior a 2g de peróxido/g bagaço / Abstract: In this work the performance of the pretreatment of sugarcane bagasse with high solids concentration using alkaline hydrogen peroxide was evaluated. The objective was to increase the solids concentration in the pretreatment in relation to previous work (RABELO, 2007; GARCIA, 2009). Initially, a 23 factorial design was performed to evaluate the influence of temperature (°C) and alkaline hydrogen peroxide concentration (% v / v) in the pretreatment, as well as of the cellulase concentration (FPU / g pulp) used in the hydrolysis, in the concentration of glucose obtained after enzymatic hydrolysis. This design resulted in a linear model that was used to determine the maximum slope direction by following the procedure described in BARROS NETO et al. (2001). Further experiments were performed to identify the optimal region and, finally, a central composite design was performed around this region to determine the pretreatment conditions that result in maximum concentration of glucose after hydrolysis (0.4014 g glucose / g of raw bagasse) when the pre-treatment was conducted at 15% solids and the hydrolysis with 3% solids. This corresponds to a 95.38% glucose yield, obtained by performing pretreatment for 1 hour at 65 °C using 8% (v/v) of hydrogen peroxide at pH 11.5. Hydrolysis was conducted using 15 FPU cellulase/g bagasse and 25 CBU ?-glucosidase/g bagasse. Glucose concentration of 0.3846 ± 0.0014 g glucose/g of raw bagasse, corresponding to a 90.87 ± 0.33% glucose yield, was obtained by performing pretreatment at 55 °C with 7% v/v of alkaline hydrogen peroxide at the same concentration of solids and pre-treatment time and considering the same hydrolysis conditions. This concentration corresponds to 0.47 mL peroxide/g bagasse or 0.69 g peroxide/g bagasse, much lower than the concentrations used in previous studies, that were higher than 2 g peroxide/g bagasse / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Telma Teixeira Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:20:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_GiselledeArruda_D.pdf: 30208000 bytes, checksum: b1ed6a1c43dab6cee435816103c4f562 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A produção de comppostos químicos a partir de resíduos lignocelulósicos tem atraído bastante a atenção da sociedade atual. A busca por alternativas produtivas não dependentes de combustíveis fósseis, o uso de fontes renováveis e a sustentabilidade são os principais motivos. Neste trabalho, a produção do ácido lático por fermentação dos açúcares obtidos dos bagaço da cana de açúcar, essencialmente glicose e xilose, foi estudada. Partindo de várias cepas de bactérias ácido láticas e utilizando-se metodologia qualitativa, 26 linhagens foram selecionadas para testes em frascos agitados e em biorreator. Os melhores resultados foram obtidos em fermentações utilizando-se B. coagulans 162, alcançando rendimento de 0,95 e produtividade volumétrica de 2,13 g L-1 h-1 em regime de batelada simples e meio de cultivo contendo glicose, xilose e arabinose. Em alimentação contínua, o meio de cultivo alcançou 105 g de ácido lático por litro de meio fermentado. Os efeitos dos tratamentos de hidrólise térmica e explosão a vapor do bagaço da cana de açúcar também foram estudados. Verificou-se a formação de ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural (HMF) e liberação dos açúcares glicose, xilose e arabinose. As fibras do bagaço foram fotografadas utilizando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), antes e após tratamentos térmicos, para observação das modificações no arranjo da estrutura original. O bagaço in natura, contendo aproximadamente 43% de celulose, 28% de hemicelulose e 14% de lignina, foi submetido a tratamento hidrotérmico (220°C/5min) seguido de hidrólise pelas enzimas Celulase, Celobiase e Xilanase. O hidrolisado obtido pela degradação das frações celulósica e hemicelulósica continha basicamente glicose e xilose, e foi utilizado como fonte de carbono no meio de cultivo. Na fermentação foi obtido rendimento de 0,96 e produtividade volumétrica igual a 4,11 g L-1. Hidrolisado obtido do bagaço explodido a vapor também foi testado. Constituído basicamente pela fração hemicelulósica, o hidrolisado continha essencialmente xilose. Nesta fermentação alcançou-se rendimento de 0,90 e produtividade volumétrica igual a 0,225 g L-1 h-1. Posteriores estudos mostraram que a adaptação da cepa a meios de cultivo contendo apenas pentoses (xilose e arabinose) reduzem a fase lag tendo como consequência o aumento da produtividade. Estudos de inibição em meio sintético permitiram avaliar o efeito que cada composto causou individualmente na multiplicação celular e na produção do ácido lático. O ácido acético foi o componente que mostrou maior efeito inibitório. Dentro da faixa estudada, furfural e HMF provocaram comportamentos semelhantes, tornando-se inibitórios em concentrações acima de 1,5 g L-1 na produção de biomassa, mas não na produção de ácido lático. Inibição por xilose também foi investigada. Rendimento máximo igual a 0,95 foi obtido quando 140 g L-1 de açúcar inicial foram utilizados. Concentrações acima de 150 g L-1 mostram-se inibitórias ao crescimento microbiano. Foi possível observar que o bagaço da cana de açúcar é um substrato promissor para produção biotecnológica de ácido lático, um produto químico com alto valor agregado e com versatilidade em aplicações. O microrganismo selecionado, a bactéria Bacillus coagulans 162, mostrou-se uma cepa robusta, com relativa tolerância a inibidores e capaz de converter homofermentativamente as pentoses presentes no meio de cultura, característica desejável do ponto de vista produtivo e econômico / Abstract: Production of chemical compounds from lignocellulose residues has attracted attention of actual world society. The search for productive alternatives fossil fuels non-dependent, the use of renewable resources and sustainability are the main reasons. In this work, lactic acid production by fermentation of sugars obtained from sugarcane bagasse, essentially glucose and xylose, was studied. From several strains of lactic acid bactéria and using a qualitative methodology, 26 microorganisms were selected for shaking flasks and bioreactor tests. The best results were obtained in fermentations using B. coagulans 162, reaching yield of 0,95 and volumetric productivity of 2,13 g L-1 h-1 in simple batch and medium containing glucose, xylose and arabinose. In continuous feeding, the cultivation medium reached 105 g of lactic acid per liter. The treatment effects of hydrotermal hydrolysis and steam explosion of sugarcane bagasse were also studied. It was verified acetic acid, furfural and hydroxymethylfurfural (HMF) formation and glucose, xylose and arabinose release. Bagasse fibers were photographed using Scanning Electron Microscopy (SEM), before and after termal treatment for visualization of modification in the arrangement of the original structure. Bagasse in natura, containing approximately 43% of cellulose, 28% of hemicellulose and 14% of lignina, was submitted to hydroythermal treatment (220°C/5min) followed by hydrolysis with the enzymes Cellulase, Cellobiase and Xylanase. The obtained hydrolysate of cellulose and hemicellulose fractions contained mainly glucose and xylose, and was used as Catbon source in the cultivation medium. In the fermentation was obtained yield of 0,96 and volumetric productivity equal to 4,11 g L-1. The hydrolysate obtained from steam exploded bagasse was tested. Constituted basically by hemicellulose fraction, the hydrolysate contained mainly xylose. It was reached yield of 0,90 and volumetric productivity equal to 0,225 g L-1 h-1. Later studies have showed that strains adaptation in cultivation medium containing only pentose (xylose and arabinose) reduces the lag phase resulting in increase of productivity. Inhibition studies on synthetic medium allowed to evaluate the effect that each compound caused individually on cell replication and on lactic acid production. Acetic acid was the compound that showed the higher inhibitory effect. In the studied range, furfural and HMF showed similar behaviour becoming inhibitory in concentrations above 1,5 g L-1 on biomass production. The same effect was not observed on lactic acid production. Inhibition by xylose was also investigated. Maximum yield, equal to 0,95, was obtained when 140 g L-1 of initial sugar were used. Concentrations above 150 g L-1 showed to be inhibitory to the microbial growth. Sugarcane bagasse showed to be a promissor substrate to biotechnologic production of lactic acid, a chemical with high added value and versatile applications. The selected microorganism, the bacteria Bacillus coagulans 162, showed to be a robust strain, with relative tolerance against inhibitors and able to convert homofermentatively the pentose present in hemicellulose hydrolysate, desirable feature in productive and economic terms / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_FernandaGuerreiro_D.pdf: 3354718 bytes, checksum: 228e7538a669fc1706f8b7b0c0093c3d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O bagaço de cana-de-açúcar é um resíduo agrícola que ocupa um lugar de destaque em vários países, pela sua abundância, fácil acessibilidade e baixo custo. No Brasil, estima-se uma produção anual de aproximadamente 140 milhões de toneladas de bagaço sendo que apenas 8,5 milhões de toneladas são convertidas em energia. Dessa forma, mesmo utilizando a maior parte do bagaço como combustível nas próprias destilarias, o excedente é ainda bastante significativo e pode ser empregado na manufatura de produtos de alto valor agregado. Visando o reaproveitamento deste resíduo, o presente trabalho teve como objetivo analisar a influência da antraquinona nos tratamentos alcalinos baseado num estudo termocinético. Foi realizada uma análise de variância (ANOVA) e um planejamento fatorial 23 e os resultados dessas análises mostraram que as melhores condições de tratamento foram obtidas com a polpação alcalina na presença de antraquinona. A influência da antraquinona foi investigada através de análises termogravimétricas (TGA) e métodos quantitativos foram aplicados aos termogramas com o objetivo de determinar a energia de ativação aparente (Ea) referente à degradação térmica do bagaço de cana in natura e do bagaço tratado com soda na presença e ausência de antraquinona. A energia de ativação aparente (Ea) foi calculada usando o método de FLYNN & WALL (ASTM 1641) considerando condições dinâmicas, atmosfera inerte (N2) e taxas de aquecimento 1,2,5 e 10°C/min. O bagaço de cana tratado na melhor condição de polpação apresentou energia de ativação aparente (Ea) mais elevada. Sendo assim, a melhor condição para o bagaço de cana foi obtida na polpação alcalina com 9% de soda e 0,3% de antraquinona durante 3 horas, a qual apresentou quantidade de lignina residual igual a 1,44%, porcentagem de celulose 95% e energia de ativação aparente (Ea) entre 164 e 188 KJ.mol-1, variando de acordo com as taxas de aquecimento analisadas / Abstract: Sugarcane bagasse is an agricultural residue highlighted in several countries for its abundance, easy accessibility and low cost. In Brazil, the estimated annual production is approximately 140 million tons of bagasse with only 8,5 million tons are converted into energy. Thus, even using most of the bagasse as fuel in their own distilleries, the overplus is still quite significant and can be used in the manufacture of products with high added value. In order to reuse this waste, this work aimed to compare the processes of soda and organosolv pulping and analyze the influence of anthraquinone in alkaline treatments, since these are the most prominently used in pulp production of high quality. Analysis of variance (ANOVA) and 23 factorial design were performed and results of these analysis showed that the best treatment conditions were obtained with the alkaline pulping with anthraquinone. The influence of anthraquinone was investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and quantitative methods were applied to the thernograms in order to determine the apparent activation energy (Ea) on the thermal degradation of sugar cane bagasse and treated with soda in presence and absence anthraquinone. The apparent activation energy (Ea) was calculated using the FLYNN & WALL (ASTM 1641) method considering dynamic conditions, inert atmosphere (N2) and heating rates 1,2,5 and 10°C/min. The treated bagasse by the best condition pulping showed apparent activation energy (Ea) higher. Thus, the best condition for bagasse alkaline pulping was obtained with 9% sodium hydroxide and 0,3% anthraquinone for 3 hours, which exhibited amount of residual lignin 1,166%, cellulose contents 92,54% and apparent activation energy (Ea) ranging with the heating rates between 164 and 188KJ.mol-1 / Doutorado / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Maria Aparecida Silva, Luís Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:10:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_Eduardode_M.pdf: 3652452 bytes, checksum: 3c96199687c9d6dce654909d2b6c1ee7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Visando propor alternativas ao tratamento físico do bagaço de cana-de-açúcar destinado a processos de conversão de energia, analisou-se o desempenho de um equipamento desenvolvido na Faculdade de Engenharia Agrícola (Feagri / Unicamp), o qual permite a contínua separação das partículas de bagaço, consumindo menos energia do que outras formas de obtenção de partículas de diferentes tamanhos, como moagem, corte ou combinação destes. O equipamento classificador pneumático tem seu princípio de funcionamento baseado em teorias da fluidodinâmica. Basicamente, este separa o bagaço em três frações distintas, denominadas fina, média e grossa, de acordo com o as dimensões de suas partículas, através do arraste destas em uma coluna de ar. O objetivo do trabalho foi avaliar a influência do tamanho de partícula de bagaço na conversão de celulose em glicose por meio da hidrólise enzimática, tendo sido submetidas amostras de bagaço integral moído e de frações de bagaço; as frações fina e média do modo como haviam sido classificadas enquanto as amostras da fração grossa foram moídas. Para os experimentos de classificação pneumática foi desenhada uma matriz experimental 2² fatorial variando-se a taxa de alimentação de bagaço e a vazão de ar na coluna de classificação. Os melhores resultados obtidos para hidrólise enzimática ocorreram para as frações finas classificadas, embora estas apresentassem diâmetros médios de partículas superiores aos do bagaço moído. O melhor resultado foi obtido quando os fatores utilizados foram taxa de alimentação de 15 kg/h e a vazão de ar 110 m³/h, com tal fração representando 36,74% da massa do bagaço classificado, com diâmetro médio geométrico de partícula de 0,437 milímetros, e conversão de celulose em glicose de 64,11% após 72 horas de hidrólise (Enzimas: cellulase NS 50013, 15 FPU/g de matéria seca, e ?-glucosidase NS 50010, 50 UI/g de matéria seca; 2% de sólidos; temperatura: 47 °C; pH: 5,0). Tais resultados indicam que a composição e estrutura da partícula são fatores mais importantes do que suas dimensões / Abstract: Aiming to propose alternatives to the physical pretreatment of the sugarcane bagasse for energy conversion processes it was analyzed the performance of a device developed at the School of Agricultural Engineering (Feagri / Unicamp), which allows the continuous separation of particles of bagasse, consuming less energy than other ways of obtaining particles of different sizes as milling, grinding and chipping or a combination of these. The pneumatic classifier equipment has its operation principle based on fluid dynamics theories. Basically, the bagasse is dragged within an air column where it is separated in three different fractions, called fine, medium and coarse, according to the particle sizes. The scope of this study was to evaluate the influence of particle size of the bagasse on the enzymatic hydrolysis yields, thus samples of milled integral bagasse and bagasse fractions were subjected to hydrolysis; fine and medium fractions as they had been classified while coarse fractions were previously milled. For experiments of pneumatic classification it was designed an experimental matrix 2² factorial by varying the bagasse feed rate and the air flow in the classification column. The best results for enzymatic hydrolysis occurred for classified fine fractions even showing an average diameter of particles higher than the milled bagasse. The best one was obtained when the used parameters were feed rate of 15 kg/h and air flow of 110 m³/h, with this fraction representing 36.74% of the classified bagasse mass with geometric mean particle diameter of the 0.437 mm, and conversion of cellulose to glucose of 64.11% after 72 hours of hydrolysis (Enzymes: NS 50013 cellulase, Novozymes, 15 FPU/g of dry matter, and ?-glucosidase 50 010 NS, Novozymes, 50 IU/g of dry matter; 2% of solids; temperature: 47 °C; pH: 5,0). These results indicate that the particles composition and structure are more important factors than its size / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Silvia Azucena Nebra, Maria Aparecida Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_JeffersonLuizGomes_D.pdf: 5939364 bytes, checksum: fa2d3b84d9cdf2724d4c2d953704c23d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7911_1.pdf: 1137004 bytes, checksum: 43ef6df8846f83fb4dc4c9310ee752ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / A presença de metais em águas de abastecimento da grande Recife foi evidenciada a partir de uma avaliação preliminar. Foram encontradas concentrações de ferro superiores ao permitido pela legislação (0,30 mg.L-1 segundo a portaria Nº 518 do MS). A presença deste metal é função da origem da água. Podendo ser proveniente da dissolução de rochas ou transferidos do solo, no caso de águas subterrâneas, ou ainda da própria tubulação de ferro fundido. A remoção de metais por adsorção contínua utilizando materiais adsorventes naturais tem sido objeto de inúmeras pesquisas que visam alternativas eficientes e de custos reduzidos no tratamento de águas e efluentes líquidos industriais. No presente trabalho avaliou-se a adsorção do ferro na água através do mesocarpo do coco verde, do caule e da folha do aguapé baronesa e do bagaço de cana-de-açúcar. Experimentos de equilíbrio de adsorção foram conduzidos em banho finito que serviram de base de dados para os experimentos em fluxo contínuo de leito fixo expandido. O efeito do tempo de contato adsorvente/adsorvato foi avaliado através de experimentos variando-se o tempo de contato entre 1h e 4h. Todos os adsorventes atingiram a saturação com um tempo inferior a 60 minutos. As capacidades máximas de adsorção experimental obtidas em batelada, em um tempo de contato de 60 min, para os materiais foram: para o mesocarpo do coco verde tratado 0,59 mg.g-1, para o caule da baronesa 0,82 mg.g-1, para a folha da baronesa 0,26g mg.g-1 e para o bagaço de cana-deaçúcar 0,26 mg.g-1. Adotou-se o modelo de Langmuir para a quantificação da transferência de massa em mesocarpo do coco verde tratado em banho finito. Determinou-se uma constante de adsorção de 0,62 L.mg-1. O sistema de fluxo contínuo foi estudado operando a uma vazão de alimentação de 7,01 mL.min-1 com uma solução de ferro de 4 mg.L-1 a uma temperatura de 27° e pH de 6,0, sendo a porosidade do leito de 0,88 e a massa específica do mesocarpo do coco verde tratado 1370 kg.m-3. Os resultados experimentais dinâmicos de adsorção em leito fixo apresentaram curvas de ruptura que descrevem o perfil de concentração na saída do adsorvedor. O tempo de ruptura ocorreu aos 18 min e a saturação máxima do adsorvente aos 40 min. Nas condições operacionais considerou-se como etapa controladora do processo a transferência de massa externa com rápido equilíbrio de adsorção cujo modelo aplicado forneceu o perfil da concentração na saída do leito fixo em função do tempo. Avaliando-se o coeficiente de transferência de massa externo de 1,422x10-5 m.s-1 e adotando-se a constante de equilíbrio determinada em banho finito o modelo do processo de adsorção proposto permitiu apresentar satisfatoriamente os resultados experimentais de adsorção de ferro no mesocarpo do coco verde tratado