Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2364.pdf: 1102875 bytes, checksum: b267e8f11265cae314ce120c5c408adf (MD5) Previous issue date: 2008-10-30 / The yield ethanol (hP) is one of the most important parameters to be evaluated in the industrial process of alcohol fermentation. Because most plants neither present a reasonable level of automation, nor perform frequent analytical measures during the batch, the hP is currently calculated by methodology based on by-products formed in the process. Such calculation is questioned as to its accuracy because it almost always presents high values of hP. Still, with regard to the process of alcohol fermentation, the kinetic modeling of the fermentation process has been studied extensively. However, the proposed models have not properly represented the industrial process in which the fermenter initially containing the inoculum ( preculture ) is fed with a flow of wort (feeding culture medium) until its filling, following the fermentation, in batch, until the substrate exhaustion. The aim of the present study is propose a new methodology for calculating the yield ethanol (hP) based on material balances. The hP results obtained in the pilot plant (80.5 to 87.9%) and industrial plant (84.2 and 92.1%) presented by the new method tracks near values. However, values of hP obtained by the present methodology were lower than those obtained by the traditional by-products method, currently used by almost all sugar and alcohol mills. Still, a kinetic model was proposed to describe the conventional process of fermentation considering the existence of two cellular performances during the process, with regard to the consumption of substrate and to the production of ethanol. The model properly described the performance of the concentration of cells (CX), substrate (CS) and ethanol (CP) over all cultures, showing that the assumptions considered when preparing the model were concerned about the reality of the phenomenon observed. Finally, estimated values of kinetic parameters of the proposed model showed little variation in different cultures as well as values within a range of literature. / O rendimento em etanol (hP) é um dos parâmetros mais importantes a ser avaliado no processo industrial de fermentação alcoólica. Devido ao fato da maioria das usinas não apresentar um nível de automação razoável, nem realizar medidas analíticas freqüentes durante as bateladas, o hP é atualmente calculado por metodologia baseada nos subprodutos formados no processo, cálculo questionado quanto a sua precisão, pois gera quase sempre altos valores de hP. Ainda, no que diz respeito ao processo de fermentação alcoólica, a modelagem cinética do processo fermentativo tem sido estudada extensivamente. No entanto, os modelos propostos não têm representado adequadamente o processo industrial no qual a dorna inicialmente contendo o inóculo ( pé de cuba ) é alimentada com uma vazão de mosto até seu enchimento, seguindo a fermentação, em batelada, até o término do substrato. O presente trabalho teve como objetivo principal a proposta de uma nova metodologia de cálculo do rendimento em etanol (hP) com base nos princípios de balanço material. Os resultados de hP obtidos na planta piloto (80,5 a 87,9%) e na industrial (84,2 e 92,1%) pela nova metodologia apresentaram faixas próximas de valores. No entanto, estes valores obtidos de hP foram inferiores àqueles obtidos pela metodologia tradicional por subprodutos, utilizada atualmente pela quase totalidade das usinas de açúcar e álcool. Ainda, foi proposto um modelo cinético para descrever o processo convencional de fermentação alcoólica considerando a existência de dois comportamentos celulares ao longo do processo, no que diz respeito ao consumo de substrato e à produção de etanol. O modelo descreveu adequadamente os comportamentos das concentrações de células (CX), substrato (CS) e de etanol (CP) ao longo de todos os cultivos, mostrando que as hipóteses consideradas na elaboração do modelo foram pertinentes quanto à realidade do fenômeno observado. Por fim, os coeficientes cinéticos estimados do modelo proposto apresentaram uma pequena variação nos diferentes cultivos, bem como valores dentro de uma faixa de literatura.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-06-26T19:10:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana Carolina M. Rodrigues.pdf: 2130324 bytes, checksum: 0340ff571493224c3f33ecd693bb1e77 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T19:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana Carolina M. Rodrigues.pdf: 2130324 bytes, checksum: 0340ff571493224c3f33ecd693bb1e77 (MD5) Previous issue date: 2018-04-12 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / A má distribuição de água doce no mundo, o crescimento populacional acentuado, as mudanças climáticas e as consequências das ações antropológicas traz a necessidade da busca de fontes alternativas para suprir a demanda de água aos seres humanos, animais e plantas. A abundância de água salgada ou salobra é muitas vezes, a única fonte de água disponível para sobrevivência de algumas comunidades no planeta, isso tem impulsionado o uso de técnicas de dessalinização. Com o objetivo de estudar alternativas para adaptações climáticas, antecipar tendências e problemas hídricos futuros foi implantado um sistema de dessalinização de água salobra, em escala piloto, nas dependências da Estação de Tratamento de Água (ETA) da Sanepar, em Praia de Leste, no município de Pontal do Paraná no litoral do estado. O sistema piloto foi provido de ultrafiltração (UF) como pré-tratamento seguido de abrandamento e da dessalinização por osmose reversa (OR). Com capacidade para produzir 1 m3.h-1 de água tratada. A água salobra foi padronizada nas concentrações de 1000 ± 50 mg.L-1 e 1500 ± 20 mg.L-1 de sólidos dissolvidos totais (SDT), por meio da mistura da água do mar e da água bruta do Rio das Pombas, manancial que abastece o balneário. Avaliou-se o sistema global a partir de dados de produção e consumo de água, balanço de massa e das taxas de recuperação para configurações diferentes do sistema de OR. Para isso, foram realizados quatro experimentos, variando a configuração de abertura do registro do concentrado da OR: o primeiro com abertura de 72,71% de concentrado (A); o segundo 59,20 % (B); o terceiro 39,70% (C), estes com 1500 ± 20 mg.L-1 de SDT; o quarto experimento foi realizado para 1000 ± 50 mg.L-1 de SDT com abertura de 32,90% de concentrado (D). Aproximadamente 15% do volume de alimentação era utilizado na limpeza hidráulica das membranas da UF e da OR. Quanto maiores as vazões do concentrado da OR, maior a vazão de alimentação, e consequentemente, menor a taxa de recuperação e pressão osmótica. A maior taxa de recuperação obtida foi de 69,13% para o experimento D, sendo considerada a configuração mais otimizada. / With the unequal distribution of fresh water in the world, strong population growth, climate change and the consequences of anthropological actions it is necessary to look for alternative sources to supply the water demand for human beings, animals and plants. Salt water or brackish water has been the only source of water available for survival in some communities on the planet. This issue has driven the use of desalination techniques. With the objective of studying alternatives for climate adaptation, anticipating of trends and problems and water problems, a brackish water desalination system in pilot scale was implemented on the premises of the Water Treatment Plant Station, in Praia de Leste, in the Pontal do Paraná City, coast of the State. The pilot system was provided with ultrafiltration (UF) as a pretreatment followed by softening and reverse osmosis (RO), with the capacity to produce 1m3.h-1 of permeate. Brackish water was produced at concentrations of 1,000 ± 50 mg.L-1 and 1,500 ± 20 mg.L-1 of total dissolved solids (TDS), by mixing sea water and fresh water from the Pombas River, which supplies the town. The global system was evaluated from production and water consumption data, mass balance and recovery rates for different configurations of the reverse osmosis system. For this, four experiments were performed, varying the configuration of the valve which controls the flow of the brine: the first one with 72.71% (A); the second with 59.20%(B); the third with 39.70% (C), these with 1,500 ± 20 mg.L-1 of TDS; the fourth experiment was also performed for 1,000 ± 50 mg.L-1 of TDS with 32.90% of the brine (D). About 15% of volume of water produced was used in the hydraulic cleaning of the UF and RO membranes. When the flow rates of the concentrate were higher, the feed rates were also higher and consequently, the recovery rates and osmotic pressure were lower. The highest recovery rate was 69.13% for the experiment D, being considered the most optimized configuration.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-10-31T13:52:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_AnaMorena.pdf: 8629764 bytes, checksum: 9e0826a52706b5b7aaa97fd329fcac22 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T13:52:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_AnaMorena.pdf: 8629764 bytes, checksum: 9e0826a52706b5b7aaa97fd329fcac22 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O estudo de parâmetros e processos hidrogeoquímicos, e do uso dos solos permite o balanço de massas/fluxos (BM) de contaminantes entre segmentos fluviais, hierarquizando-os e identificando possíveis atividades-fonte. O incremento de fluxos indica uma depreciação de capital natural (DCN), demandando medidas reparadoras e/ou preventivas, e.g. pagamento por serviços ambientais (PSA). A DCN é o cerne da abordagem proposta, integrando aspectos hidrogeoquímicos e o BM, custos econômicos e mecanismos de gestão. O objetivo geral do trabalho foi estimar a DCN de três bacias afluentes na Bacia Hidrográfica da Baía de Guanabara: Guapi-Macacu (menos impactada), Caceribu (intermediária) e Iguaçu-Sarapuí (altamente impactada). São bacias pequenas com baixo tempo de retenção (5 a 10 horas), de setor montante no geral florestado, com forte declive exportador de materiais, e um jusante tendendo à acumulação e inundação, com verão chuvoso e inverno seco. Foi confeccionado um banco de dados de qualidade de água fluvial (n=678), englobando o período 1992-2015. A estatística da composição das águas comparada à legislação mostrou coliformes acima do estabelecido e OD e DBO nos rios Guapi-Macacu e Caceribu com maioria dos dados conformes à legislação, o contrário do encontrado para o Iguaçú-Sarapuí. O Índice de Qualidade de Água (IQA) indicou que setores montante de meia encosta apresentaram qualidade média e os de jusante qualidade ruim a muito ruim, e uma tendência à melhor qualidade no inverno devido à menor ocorrência de enxurradas. Comparando inverno e verão entre os cinco rios, o pH e o nitrato apresentaram diferenças significativas (p < 0,05) e, comparando serra e baixada, OD, turbidez, pH, nitrato e fósforo total apresentaram diferenças significativas. Através de ACP foram identificados dois processos hidrobiogeoquímicos principais: aporte de matéria orgânica de efluentes domésticos e da agropecuária, e aporte de materiais da erosão laminar. Duas coletas (inverno e verão) em 2016 foram realizadas para avaliar a situação atual nas cabeceiras dos rios. Houve uma perda significativa (uma ordem de grandeza) de qualidade nas últimas duas décadas considerando a razão indicadora N-NO3:P-PO4. O BM conseguiu caracterizar e hierarquizar os segmentos medindo os incrementos de fluxo dos contaminantes. O gráfico-síntese proposto para o modelo da DCN considerou “custo de tratamento” de água versus o “parâmetro indicador IQA” - incluindo as classes legais de água doce plotadas em termos de IQA. A curva resultante foi a “curva de oferta de qualidade de água” capaz de expressar o mercado de tratamento da água nas bacias estudadas e medir o custo de recuperação da qualidade perdida (DCN). Aplicado a situações-exemplo observadas no estudo, o modelo mostrou ser capaz de estimar o custo de recuperação da DCN, tendo como referência a potabilidade da água e, com isso, subsidiar negociações entorno do conceito de PSA no contexto imprescindível de um Comitê de Bacia. O PSA mostrou ser mais adequado às áreas na zona de amortecimento das unidades de conservação nas cabeceiras dos rios, pouco povoadas por pequenos produtores, a montante de cidades. A DCN seguiu a ordem de contaminação dos rios e a influência de esgotos urbanos sobretudo. / The study of hydrogeochemical process and parameters and of the soil use allow the contaminants mass/fluxes balance (MB) among fluvial segments, ranking them and the source-activities. The fluxes increment shows a depreciation of natural capital (DNC), demanding remedial and/or preventive measurements, e.g. payments for environmental services (PES). The DNC is the main proposed approach, integrating hydrogeochemical aspects and MB, economic costs and management mechanisms. The aim of this work was to estimate the DNC in three affluent basin of the Guanabara Bay watershed: Guapi-Macacu (less impacted), Caceribu (intermediate) and Iguaçu-Sarapuí (highly impacted). These are small basins with a low retention time (5 to 10 hours), of a forested upstream, with a strong material exporting slope and downstream tending to accumulate and flooding, with a rainy summer and dry winter. A data base of fluvial water quality was created (n=678), corresponding to the period of 1992-2015. The statistics of the water composition compared to the legislation showed coliforms above established, pH in accordance, and DO and BOD in the Guapi-Macacu and Caceribu rivers with most of the data according with the legislation, contrary to Iguaçu-Sarapuí. The water quality index (WQI) showed that half slope’s upstream shows medium quality and the downstream’s bad to too bad quality -, and tending to better quality in the winter, due to less occurrence of floods. Comparing winter and summer among the five rivers, the pH and nitrate levels showed significant differences (p < 0,05) and, comparing ridge and lowland, DO, turbidity, pH, nitrate and phosphorus showed significant differences, too. Through PCA were identified two main hydrobiogeochemical processes: organic matter input of domestic sewage and farming, and material from laminar erosion inputs. In 2016, two data collect (winter and summer) were made to evaluate the current situation in the rivers headboards. There was a significant lost (one order of magnitude) of quality in the last two decades considering the indicator ratio N-NO3:P-PO4. The MB could distinguish and rank the segments measuring the increments of contaminants fluxes. The synthesis-graphic proposed to the model of the DNC considered water “treatments costs” versus “WQI indicator parameter” – including the legal classes of fresh water plotted in terms of WQI. The resulting curve was the “Water Quality Offer Curve” able to express the water treatment market in the studied basins and measure the regeneration cost of quality loss (DNC). Applied to example-situations observed in the study, the model showed to be able to estimate the regeneration cost of the DNC, by having as reference the water potability and, with it, to support negotiations around the PES concept in the essential context of Basin Committee. The PES showed to be more appropriate to the buffer zones of the Conservation Units (CU) in the rivers headboard, sparsely populated by small producers, upstream from the cities. The DNC followed the order of contamination of the rivers and the influence of urban sewage especially.