O crescente aumento no uso de metais e outros produtos químicos nos processos industriais tem resultado na geração de grandes quantidades de efluentes aquosos que contém altos níveis de metais tóxicos, o que gera sérios problemas ambientais associados ao descarte destes efluentes. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da biossorção do íon manganês II de uma solução aquosa utilizando a biomassa seca Sargassum filipendula. O processo foi conduzido em batelada com um posterior estudo dinâmico do processo em regime contínuo em um reator de leito fixo. No processo em batelada, a influência de diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: pH inicial, tempo de biossorção, temperatura e concentração inicial do íon manganês II no equilíbrio de biossorção do sistema. No processo em regime contínuo, foi utilizada uma coluna de leito fixo, sendo avaliados os seguintes parâmetros: vazão de alimentação e concentração inicial de manganês II em solução. Os resultados obtidos indicam que a capacidade de biossorção não foi afetada pelo pH na faixa de 3,0 a 7,0, mas diminuiu de modo significativo para pH inferior a 3,0. A isoterma de Langmuir foi a que melhor descreveu o equilíbrio de biossorção, que foi pouco afetado pela temperatura. O processo de biossorção obedeceu a uma cinética de pseudo segunda-ordem, cuja taxa também não sofreu efeito significativo da temperatura. Os resultados obtidos nos estudos em batelada indicam que a Sargassum filipendula possui potencial para a remoção de íons manganês, apresentando capacidade de adsorção igual a 0,80 mmol/g, valor comparável àqueles observados para outros íons tóxicos. Os valores para capacidade de biossorção calculados no sistema contínuo foram superiores aos encontrados para o estudo em batelada, o que foi associado às diferentes condições de equilíbrio existentes nos dois sistemas. O processo de biossorção do manganês em leito fixo, mostrou-se eficiente para concentrações iniciais do efluente menores que 500 mg/L. Para uma concentração inicial de 60 mg/L, com 9 horas de processo o ponto de ruptura foi alcançado, 26 L de solução foram tratados de acordo com a concentração exigida pelo CONAMA para o despejo em um corpo receptor. / The increasing use of metals and other chemicals in industrial processes has resulted in the generation of large quantities of aqueous effluents containing high levels of toxic metals, which cause serious environmental problems associated with the disposal of effluents. This work was doing a research on removing manganese II ions of an aqueous solution using the dry biomass Sargassum filipendula. A basic investigation on the removal of manganese II ions from aqueous solutions by dead Sargassum filipendula was conducted in batch and in a fixed- bed column. The influence of different experimental parameters was evaluated in batch conditions: initial pH, sorption time, temperature, and initial concentrations of manganese II ions on metal uptake. Continuous-flow sorption experiments were conducted in a fixed-bed column. The parameters evaluated were: effluent flow rate and initial concentration of manganese II solution. The results indicate that the metal uptake capacity was not affected by pH in the range of 3.0 to 7.0, but decreased significantly to less than pH 3.0. The equilibrium biosorption was better described by Langmuir isotherm, which was little affected by temperature. The process of biosorption followed the kinetics of a pseudo-second order, whose rate also has not suffered significant effect of temperature. The results obtained in a batch studies indicate that the Sargassum filipendula has potential for the removal of manganese ions, its maximum uptake capacity equal 0.80 mmol/g, a result comparable to those observed for other toxic ions. The results for capacity of biosorption calculated in continuous system were higher than those found in batch for the study, which was associated with the different conditions of balance in the two existing systems. The process of biosorption of manganese in fixed-bed reactor, has proved effective for initial concentrations lower than 500 mg/L. For an initial concentration of 60 mg/L, with nine hours to process the breaking point was reached, 26 L of solution were treated in accordance with the concentration required by CONAMA for emptying into a body receiver.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-16Bitstream added on 2014-06-13T20:16:37Z : No. of bitstreams: 1 cangani_mt_me_jabo_parcial.pdf: 133174 bytes, checksum: 83fdce5233c859451850c9463579de75 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-10-03T16:24:40Z: cangani_mt_me_jabo_parcial.pdf,Bitstream added on 2014-10-03T16:27:37Z : No. of bitstreams: 2 cangani_mt_me_jabo_parcial.pdf.txt: 17021 bytes, checksum: 1f48b80f9f09d5f8fc41694b0c3c56ea (MD5) 000681838.pdf: 3677573 bytes, checksum: 863c1c839ba825e42ba039dd26564761 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-10-03T16:33:15Z: 000681838.pdf,Bitstream added on 2014-10-03T16:43:28Z : No. of bitstreams: 2 cangani_mt_me_jabo_parcial.pdf.txt: 17021 bytes, checksum: 1f48b80f9f09d5f8fc41694b0c3c56ea (MD5) 000681838.pdf: 3677573 bytes, checksum: 863c1c839ba825e42ba039dd26564761 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-10-03T16:48:55Z: 000681838.pdf,Bitstream added on 2014-10-03T16:49:46Z : No. of bitstreams: 1 000681838.pdf: 3677573 bytes, checksum: 863c1c839ba825e42ba039dd26564761 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-10-27T11:47:08Z: 000681838.pdf,Bitstream added on 2014-10-27T11:48:04Z : No. of bitstreams: 1 000681838.pdf: 3677573 bytes, checksum: 863c1c839ba825e42ba039dd26564761 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de dois conjuntos de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) instalados em série. Os conjuntos I e II foram compostos por dois reatores UASB em série com volumes de 908 e 350 L e de 908 e 188 L, respectivamente. No conjunto II, foi realizado pós tratamento do efluente em um reator operado em batelada sequencial (RBS) com alimentação contínua, com volume de 3000 L. As cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no primeiro reator dos conjuntos I e II variaram de 8,36 a 9,95 g DQO total (L d)-1 e de 7,83 a 11,6 g DQO total (L d)-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de DQO total, nitrogênio Kjeldahl (NK), fósforo total (P-total) foram elevadas e variaram de 95 a 97% e de 97 a 99%, de 64 a 67% e de 53 a 69%, e de 80 a 87% e de 71 a 89%, nos conjuntos I e II, respectivamente. As eficiências também foram elevadas para os metais Cu, Fe, Mn e Zn nos conjuntos I e II e variaram de 80 a 91% e de 63 a 80%, de 59 a 80% e de 51 a 72%, de 89 a 97% e de 81 a 98%, de 87 a 98% e de 91 a 99%, respectivamente. A semeadura do milho, foi realizado na safrinha 2009 e na safra 2009/2010, ambos em sistema de plantio direto e convencional, para a confecção de silagem. Os valores do pH observados na silagem não diferiram entre os tratamentos nas duas épocas de semeadura e nos sitemas de plantio direto e convencional. A adubação do milho para confecção de silagem, com dejeto bruto de suíno, com dejetos tratados em sistema anaeróbio e com os dejetos do pós-tratamento, quando comparada com a adubação mineral, não apresentou resultados com diferenças significativas na silagem na maioria dos atributos avaliados. O reúso dos efluentes tratados e do dejeto bruto, não promoveu alterações na nutrição da planta, porém os efluentes... / This study evaluated the performance of two sets of upflow anaerobic sludge blanket (UASB) installed in series. The sets I and II were composed of two UASB reactors in series with volumes of 908 and 350 L and 908 L and 188, respectively. In set II was conducted after the treatment of the effluent in a sequencing batch reactor (SBR) with continuous flux, with a volume of 3000 L. The volumetric organic loads (VOC) applied to the first reactor of the sets I and II ranged from 8.36 to 9.95 g total COD (L d) -1 and 7.83 to 11.6 g total COD (L d) -1, respectively. The average removal efficiencies of total COD, Kjeldahl nitrogen (NK), total phosphorus (total P) were high and ranged from 95 to 97% and 97 to 99%, 64 to 67% and 53 to 69% and 80 to 87% and 71 to 89% in clusters I and II, respectively. The efficiencies were also high for Cu, Fe, Mn and Zn in clusters I and II, and ranged from 80 to 91% and 63 to 80%, 59 to 80% and 51 to 72% from 89 to 97 and 81% to 98%, 87 to 98% and 91 to 99%, respectively. We carried out the swing of maize in the 2009 off-season and 2009/2010 season, both in no-tillage and conventional sistems for making silage. The pH values observed in the silage did not differ significantly between treatments in both seasons of swing and in the sistems of tillage and no-tillage. The fertilization of corn for silage making, with raw pig manure with waste treated in anaerobic system and the waste from the post-treatment compared to mineral fertilization, results showed no significant difference in silage in most parameters. The reuse of treated effluent and raw manure, did not promote changes in the nutrition of corn but the application of treated effluent increased concentrations of N readily available for plants in soil. Even in much larger doses applied compared to the raw waste, the treated effluent, promoted soil contamination by total coliforms and thermotolerant lower

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, rice husk and its modifications were investigated as methylene blue adsorbents, using discontinuous (batch) and continuous (fixed bed) adsorption operations. The rice husk was modified through alternative treatments like; supercritical extraction with CO2, assisted ultrasound and sodium hydroxide attacks. The adsorbents were characterized through Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). For the batch adsorption, Langmuir and Hill models were used to describe the isotherms. From the thermodynamic perspective the adsorption was spontaneous and the adsorption capacity increases with the temperature increase. The fixed bed adsorption was optimized and adsorbents were applied in the optimal condition, then dynamic models (Thomas, BDST, Yoon-Nelson) were fitted to the experimental data to represent the breakthrough curve. In general it was found that the treatments enhanced the adsorption capacity for both process. For the batch process a pattern indicating that the NaOH rice husk (65.0 ±0.4 mg g-1) was superior to UA (58.7 ±2,1 mg g-1), SCO2 (56.4 ±0.6 mg g-1) and raw rice husk (52.2 ±1.3 mg g-1) was observed. For the fixed, the same behavior was found. The breakthrough time for the optimal conditions were 109, 240, 155 and 385 min for raw rice husk, rice husk treated with assisted ultrasound, supercritical CO2 and NaOH respectively. / Neste trabalho foi o investigado o uso casca de arroz e suas modificações como adsorvente do corante azul de metileno, em operações descontinua (batelada) e continua (leito fixo). A casca de arroz foi modificada utilizando tratamentos alternativos como: a extração supercrítica com CO2, ultrassom assistido e ataque com hidróxido de sódio. Estes materiais foram caracterizados através de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIV), difração de raios-X (DRX), microscopia de varredura eletrônica (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDS). Na adsorção em batelada, os modelos de Langmuir e Hill mostraram que a adsorção foi espontânea e que, para todos os adsorventes, a capacidade de adsorção aumentou conforme o aumento da temperatura. Para a adsorção em leito fixo foi realizada uma otimização e aplicação dos adsorventes no ponto ótimo. Foram aplicados os modelos dinâmicos (Thomas, tempo de serviço de leito, Yoon-Nelson) a fim de descrever a curva de ruptura. No geral foi possível constatar que os tratamentos utilizados melhoraram a capacidade de adsorção para ambas as operações. Para a batelada, verificou-se que a capacidade de adsorção foi na seguinte ordem: casca de arroz modificada com NaOH (65.0 ±0,4 mg g-1) > Ultrassom (58.7±2,1 mg g-1) > CO2 supercrítico (56.4±0,6 mg g-1) > casca de arroz in natura (52.2 ±1.3 mg g-1). No leito fixo o mesmo comportamento foi encontrado. O tempo de ruptura foi de 109, 240, 155 e 385 min, para casca de arroz in natura, casca de arroz tratada ultrassom assistido, CO2 supercrítico e NaOH respectivamente.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Problems of scheduling on batch processing machines to minimize makespan are widely exploited by academic literature, mainly motivated by reliability testing in the semiconductor industry. These problems consist in grouping jobs as a batch and scheduling the processing in single or parallel machines. The jobs have non-identical processing times and non-identical sizes and the total size of the batch cannot exceed the machine capacity. The processing time of a batch is given by the longest processing time of any job in the batch. Jobs with nonidentical release times can also be considered, and in this case a batch can only be processed after the job with the longest release time in the batch is available. We consider four different problems of scheduling on batch processing machines with non-identical job size and different characteristics: single batch processing machine (1|sj,B|Cmax), single batch processing machine with non-identical job release times (1|rj,sj,B|Cmax), identical parallel batch processing machines (Pm|sj,B|Cmax), and identical parallel batch processing machines with non-identical job release times (Pm|rj,sj,B|Cmax). New mathematical models are proposed with formulations that exploit characteristics of each problem. The mathematical models are solved using CPLEX and the computational results show that the proposed models performed better than other models from literature. The new models for 1|sj,B|Cmax and 1|rj,sj,B|Cmax are compared with previously published meta-heuristics and the results show that the models provide better solutions than meta-heuristics methods with competitive computational times. / Problemas de minimização do makespan no dimensionamento e programação de bateladas em máquinas de processamento são extensamente explorados pela literatura acadêmica, motivados principalmente por testes de confiabilidade na indústria de semicondutores. Estes problemas consistem em agrupar tarefas em bateladas e programar o processamento em uma ou mais máquinas em paralelo. As tarefas possuem tempos de processamento e tamanhos não idênticos e o tamanho total da batelada não pode exceder a capacidade da máquina. Para cada batelada é definido um tempo de processamento que será igual ao maior tempo de processamento das tarefas que foram alocadas a ela. As tarefas podem considerar também tarefas com tempos de liberação não idênticos, neste caso as bateladas só poderão ser processadas depois que a tarefa com o maior tempo de liberação for disponibilizada. Este trabalho aborda quatro diferentes problemas de dimensionamento e programação de bateladas com tarefas de tamanhos não idênticos, que consideram diferentes características: máquina de processamento única (1|sj,B|Cmax), máquina de processamento única e tarefas com tempos de liberação não idênticos (1|rj,sj,B|Cmax), máquinas de processamento paralelas idênticas (Pm|sj,B|Cmax) e máquinas de processamento paralelas idênticas e tarefas com tempos de liberação não idênticos (Pm|rj,sj,B|Cmax). São propostos novos modelos matemáticos com formulações que exploram características de cada problema. Os modelos matemáticos são resolvidos utilizando CPLEX e os resultados computacionais comprovam que os modelos propostos possuem um desempenho melhor do que outros modelos da literatura. Os modelos propostos para 1|sj,B|Cmax e 1|rj,sj,B|Cmax são comparados com meta-heurísticas previamente publicadas e os resultados mostram que os novos modelos oferecem soluções melhores com tempos computacionais competitivos.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-14T18:52:44Z No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:23:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:23:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T14:23:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / In this work it was evaluated, firstly, the performance of four impellers configurations in the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. The configurations evaluated were: (1): Rushton turbine - Rushton turbine; (2): Elephant ear down-pumping and Rushton turbine; (3): Rushton turbine and Elephant ear up-pumping; (4): Elephant ear downpumping and Elephant ear up-pumping. The choice of the best impeller configuration was based in mixing efficiency, characterized by the mixing time. The configurations were also evaluated considering the conversion of cellulose to glucose, power consumption as well as the rheological behavior during hydrolysis. The hydrolysis experiments were carried out in batch stirred tank reactor (3 L) using 10% w/v of solids (pH 4.8; 50°C; 470 rpm), 10 FPU· g-1 biomassa for 96 h. The configuration (4) showed the lowest mixing time and energy efficiency values (ratio of conversion of cellulose to glucose and total energy consumption) of 78.9%·MJ-1. Further, to get a high concentration of glucose associated with low power consumption, it was investigated two operating modes: batch and fed-batch. The strategies evaluated were: E1 [20%]; E2 [10(E)+5+5%]; E3 [5(E)+5+5+5%]; E4 [5(E)+5+5+5%], and E5 5(E)+5(E)+5(E)+5(E)%]. The best energy efficiency was obtained for the E5 strategy in which substrate and enzyme were added simultaneously (0.35 kgglicose·kWh-1). This value was 52% higher than that obtained in the single batch operation (E1). In continuation of the work were carried out enzymatic hydrolysis of exploded and hydrothermal bagasse and cane straw submitted to hydrothermal pretreatment. The experiments were carried out under the conditions: solids loading of 10 (w/v), pH 4.8; 50 ° C; 470 rpm and 10 FPU·g-1 biomass for 96 h. The efficiency obtained in the enzymatic hydrolysis of steam explosion sugarcane bagasse proved to be 41 and 46% higher than the hydrolysis of hydrothermally pretreated sugarcane straw and bagasse, respectively. Finally, a scale-up protocol with a scale factor equal to 1000 was proposed. It was analyzed the maintenance of two parameters on larger scale: the constancy of the mixing time (tm) and the constancy of the power consumption per unit volume (P/V). In turn, maintenance P/V parameter constant, the mixing time and the new scale power consumption (3000L) were approximately 4 and 1000 times higher, respectively, than those values obtained in the smaller scale (3L). / Neste trabalho avaliou-se, primeiramente, o desempenho de quatro configurações de impelidores na hidrólise enzimática do bagaço explodido de cana-de-açúcar. As configurações avaliadas foram: (1): turbina Rushton – turbina Rushton; (2): Elephant ear down-pumping e turbina Rushton; (3): turbina Rushton e Elephant ear up-pumping; (4): Elephant ear down-pumping e Elephant ear up-pumping. A escolha da melhor configuração de impelidores foi baseada na eficiência de mistura, caracterizada pelo tempo de mistura. As configurações também foram avaliadas considerando a conversão de celulose em glicose, o consumo de potência, bem como o comportamento reológico durante a hidrólise. Os experimentos de hidrólise em batelada foram realizados em reator tipo tanque agitado (3 L) utilizando 10% m/v de sólidos (pH 4,8; 50°C; 470 rpm), 10 FPU·g-1 biomassa por 96 h. A configuração (4) apresentou os menores valores de tempo de mistura e uma eficiência energética de 78,9 %·MJ-1. Com o intuito de obter-se alta concentração de glicose associada a um baixo consumo de potência, investigou-se dois modos de operação: batelada e batelada alimentada. As estratégias avaliadas foram: E1 [20%]; E2 [10(E)+5+5%]; E3 [5(E)+5+5+5%]; E4 [5(E)+5+5+5%] e E5 [5(E)+5(E)+5(E)+5(E)%]. Os melhores resultados foi obtido na estratégia E5, obtendo uma eficiência energética de 0,35 kgglicose∙kWh-1. Este valor foi 52% maior do que o obtido na operação em batelada simples (E1). Na continuação do trabalho, foi realizada a hidrólise enzimática do bagaço explodido e hidrotérmico e a palha de cana submetida ao pré-tratamento hidrotérmico. Os experimentos foram realizados em um reator de 3 L nas seguintes condições: carga de sólidos de 10% m/v (pH 4,8; 50°C, 470rpm ) e 10 FPU·g-1 biomassa por 96 h. A eficiência energética obtida na hidrólise do bagaço explodido mostrou-se 41 e 46 % superior aos pré-tratados de bagaço e palha hidrotermicamente, respectivamente. Finalmente, foi proposto um protocolo de aumento de escala com um fator de escala igual a 1000. Analisou a manutenção de dois parâmetros na escala maior: tempo de mistura (tm) e do consumo de potência por unidade de volume (P/V). Com a manutenção do parâmetro P/V constante, o tempo de mistura e consumo de potência da nova escala (3000L) foram aproximadamente 4 e 1000 vezes maiores, respectivamente, do que o obtido na escala menor escala (3L). / FAPESP: 2011/23807-1

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-03-22T19:16:28Z No. of bitstreams: 1 DissTTB.pdf: 2398693 bytes, checksum: 0a0148927746ba0af71705e6c51cb65e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-22T19:21:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTTB.pdf: 2398693 bytes, checksum: 0a0148927746ba0af71705e6c51cb65e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-22T19:21:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTTB.pdf: 2398693 bytes, checksum: 0a0148927746ba0af71705e6c51cb65e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T19:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTTB.pdf: 2398693 bytes, checksum: 0a0148927746ba0af71705e6c51cb65e (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) / The production of biodegradable films based on renewable low cost resources has increased considerably. The research and development of new materials in this segment make possible to replace, even still partially, the synthetic plastics derived from petrol and to add value to agro-industrial waste and agricultural commodities. The fruit purees (or pulp) represent an alternative for obtaining these low-cost arrays. It can be obtained from the fruit itself or from its processing wastes. Amongst the suited fruits for this purpose is the papaya (Carica papaya), largely available. Brazil is the largest producer of this fruit and, due to its high perishability, is a rich source of waste material for pulp and edible film processing. Although the films prepared from fruit puree lacks in mechanical and permeability properties, such features may be minimized by the addition of nanofillers associated to film forming biopolymers. Thus, the evaluation of papaya puree, in over-ripe stage, as raw material for film processing using a Mathis System (in batch mode) with reinforced nanostructure was the main aim of this study. The films were characterized considering mechanical and thermal properties, permeability, colorimetric and antimicrobial activity. The best results were recorded to formulations in which the pectin was added at 0.5 % (w/v), increasing the maximum fracture strength (σmax), in 12 times when compared to neat puree films (control). The insertion of cellulose nanofibers and chitosan nanoparticles also promoted a σmax increasing, nevertheless in inferior proportion (6.2 and 5 times respectively). The presence of pectin also was positive in reducing the permeability rates (WVP) with values of 77.72 % lower than those measured to the control films. Concerning the colorimetric properties, the films with filler additions (chitosan nanoparticles with glycerol) suffered the greater color changes (ΔE). The addition of chitosan nanoparticles also speed the surface browning index (BI). Again the pectin acted positively in preserving the original color characteristics. The antimicrobial essays indicated that the chitosan in nanoparticle format inside the polymeric matrix did not present any antimicrobial activity. The over-ripe papaya pulp showed to be a raw material suitable for edible biodegradable film processing and the addition of nanofillers and pectin necessary to improve the barrier and mechanical properties and to preserve the original colorimetric features. / A produção de filmes biodegradáveis baseados em recursos renováveis, fazendo uso de matrizes biopoliméricas de baixo custo, vem aumentando consideravelmente. A pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais neste segmento possibilitam a substituição, ainda que parcial, dos plásticos sintéticos derivados do petróleo, além de agregar valor a resíduos agroindustriais e commodities agrícolas. Os purês de frutas (ou polpa) representam uma alternativa viável para a obtenção destas matrizes, podendo ser empregados a própria fruta ou rejeitos provenientes de seu processamento. Dentre os frutos adequados para este fim está o mamão papaia (Carica papaya), fartamente disponível no país. O Brasil é seu maior produtor mundial e, devido à sua alta perecividade, é uma fonte rica de rejeitos adequados à produção de polpas e ao processamento de filmes comestíveis. Embora os filmes processados a partir de purê de frutas apresentem limitações mecânicas e de permeabilidade, estas características podem ser minimizadas pela formação de compósitos através da inserção de nanoestruturas de reforço e associação com outros biopolímeros com características filmogênicas. Assim, avaliar o uso de polpas de mamão papaia, em adiantado estado de maturação no processamento de filmes em Sistema Mathis (no modo batelada) e o efeito da inserção de estruturas de reforço, foram os principais objetivos deste trabalho. Os filmes foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas, térmica, de permeabilidade, colorimétrica e antimicrobiana. Os melhores resultados foram obtidos para as composições em que a pectina foi adiciona em 0,5 % (m/v), elevando a tensão máxima de ruptura (σmax), em 12 vezes quando comparada aos filmes de polpa sem aditivos (controle). A adição de nanofibras de celulose e a nanopartículas de quitosana também melhoraram σmax, mas em valores inferiores (6,2 e 5 vezes respectivamente). A inserção da pectina também foi favorável na redução das taxas de permeabilidade (WVP) com valores 77,72 % inferiores aos filmes controle. Com relação às medidas colorimétricas, as maiores alterações registradas foram para os filmes processados com os reforços (quitosana em conjunto com o glicerol), os quais resultaram em uma maior variação total de cor (ΔE). A presença de nanopartículas de quitosana também acelerou o escurecimento superficial (IE). A adição de pectina nas formulações atuou positivamente na preservação das características colorimétricas iniciais. Os testes antimicrobianos indicaram que a quitosana na forma de nanopartículas inseridas na matriz biopolimérica não apresentou atividade antimicrobiana. A polpa de mamão papaia, na condição sobremadura, mostrou ser uma matéria-prima adequada ao processamento de filmes comestíveis biodegradáveis e a adição de nanoreforços e de pectina necessárias para a melhoria das propriedades mecânicas e de barreira e para a preservação das características colorimétricas iniciais dos filmes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2531.pdf: 1826513 bytes, checksum: 1b4aeefe4e23520d603b495bbd0b8832 (MD5) Previous issue date: 2009-04-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Using recombinant DNA techniques, the lipase BTL2 gene of Bacillus thermocatenulatus was cloned in E. coli BL321 under control of the strong temperature-inducible λPL promoter. It was investigated, initially, in this work, the influence of different variables in cell growth and expression of lipase BTL2 by recombinant E. coli, through experiments performed in agitated flasks with LB medium. First, it was studied the influence of temperature of growth (between 27 ° C and 34.2 °C) and heat shock temperature (between 37.8 °C and 46.2 °C) in the expression of lipase BTL2 by E. coli recombinant, using statistical design of experiments. The results of this study, where the shock was performed in the early exponential phase, indicated as the best Tcresc = 27 °C and Tchoque = 45 °C, yielding cellular concentration of 0.6 g dry weight / L and enzyme activity of 121.000 U/g.wet.cel. Then, it was investigated the influence of the growth phase of the microorganism at the shock, through cultures with Tcresc = 27 °C and Tchoque = 45 °C, the results of these experiments showed how heat shock condition at the end of exponential phase, resulting in activity of 258.000 U/g.wet.cel It investigated the influence of different initial concentrations of glucose in the medium on cell growth and expression of the enzyme. The best results were obtained from cell mass with 10 g/L glucose and μmax = 0,16 h-1, Yx/s = 0,19 g/g, resulting in 1.2 g / L dry cel, enzymatic activity of about 250.000 U / g.wet.cel. Lower concentrations of glucose and higher concentrations led to smaller cell, but did not affect enzyme activity in the final. Based on previous cultures of E.coli were conducted simulations to calculate the best condition for feed-batch. The experimental test was performed with 10 g/L glucose at the beginning of cultivation, Tcresc = 30 °C, Tchoque = 45 °C. In this test, we were able to achieve 15 g/L dry.cel μmax = 0,38 h-1 with enzyme activity of 231.000 U/g.wet.cel, with resulting in 100 times more enzyme in this test than in cultivation in shaker in the best condition. The results of the simulation, obtained using model of Monod, predicted quite well those obtained experimentally. There was no significant accumulation of organic acids and all aminoacids consumed by the moment of shock. From the heat shock, those who were not exhausted with concentration remained constant. The enzyme produced in the test batch was recovered by breaking the cells in a French press to obtain with this methodology 272.000 U/g wet cells, whereas the results of the samples, which were disrupted by sonication resulted in much lower value. Was then investigated the efficiency of the protocol of sonication that was being used, by subjecting the cells to successive rounds of sonication. The results showed that actually the first cycle only 50% of the enzyme was released, indicating that the maximum production achieved was actually around 462.000 U/gcél.úmida. Study characterization of enzyme kinetics showed that the temperature of maximum activity is 65 °C with activation energy equal to 142.3 kJ/mol. Study of stability in solvent showed that the enzyme retains activity in the presence of 2- propanol. / Utilizando técnicas de DNA recombinante, o gene da lípase BTL2 de Bacillus thermocatenulatus foi clonado em E. coli BL321 sob controle do promotor λPL, com o qual a indução na produção da enzima é obtida através de choque térmico. Investigou-se, inicialmente, neste trabalho, a influência de diferentes variáveis no crescimento celular e na expressão da lípase BTL2 por E.coli recombinante, através de experimentos realizados em frascos agitados, com meio LB. Primeiramente, estudou-se a influência da temperatura de crescimento (entre 27°C e 34,2°C) e da temperatura de choque térmico (entre 37,8°C e 46,2°C) na expressão de BTL2 por E.coli recombinante, usando planejamento estatístico de experimentos. Os resultados desse estudo, onde o choque era realizado no início da fase exponencial, indicaram como as melhores temperaturas Tcresc=27°C e Tchoque=45°C, obtendose concentração celular de 0,6 g massa seca/L e atividade enzimática de 121.000U/gcél.úmida. A seguir, foi investigada a influência da fase de crescimento do microrganismo no momento do choque, através de cultivos com Tcresc=27°C e Tchoque =45°C, os resultados desses experimentos indicaram como melhor condição choque térmico no final da fase exponencial, obtendo-se nessa condição atividade de BTL2 de 258.000U/gcél. Úmida. Investigou-se assim a influência de diferentes concentrações iniciais de glicose no meio de cultivo no crescimento celular e expressão da enzima. Os melhores resultados de massa celular foram obtidos com 10g/L de glicose, obtendo-se 1,2 g/L de massa seca, μmax = 0,16 h- 1, Yx/s=0,19 g/g e atividade enzimática em torno de 250.000 U/gcél, úmida. Concentrações de glicose menores e maiores conduziram a menores concentrações celulares, mas não influenciaram na atividade enzimática final. Baseando-se em cultivos anteriores de E.coli foram realizadas simulações para cálculo de alimentação de meio em ensaio em batelada alimentada. O ensaio experimental foi realizado com 10 g/L de glicose no início do cultivo, Tcresc=30°C, Tchoque=45°C. Nesse ensaio, conseguiu-se atingir 15 g/L de massa seca, com μmax =0,38 h-1 e com atividade enzimática de 231.000 U/gcel.úmida, obtendo-se 100 vezes mais enzima nesse ensaio do que no cultivo em frasco agitado na melhor condição. Os resultados da simulação, obtidos usando modelo de Monod, previram bastante bem os obtidos experimentalmente. Não se observou acúmulo significativo de ácidos orgânicos e todos os aminoácidos.eram consumidos até o momento do choque. A partir do choque térmico, aqueles que não estavam esgotados permaneceram com concentração constante. A enzima produzida no ensaio em batelada foi recuperada rompendo-se as células em uma prensa francesa, obtendo-se com essa metodologia 272.000 U/g cel úmida, enquanto que os resultados das amostras , que eram rompidas por sonicação resultaram em valor muito menor. Investigou-se então a eficiência do protocolo de sonicação que vinha sendo utilizado, submetendo-se as células a sucessivos ciclos de sonicação. Os resultados mostraram que realmente no primeiro ciclo apenas 50% da enzima era liberada, o que indica que a máxima produção obtida estava na verdade em torno de 462.000U/gcél.úmida.Estudo de caracterização cinética da enzima mostrou que a temperatura de máxima atividade é 65°C, com energia de ativação igual a 142,3 kJ/mol. Estudo de estabilidade em solvente mostrou que a enzima mantém atividade na presença de 2-propanol.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-21T14:26:33Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3690977 bytes, checksum: 752560aa5c7d78968c32cb55f0778788 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T14:26:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3690977 bytes, checksum: 752560aa5c7d78968c32cb55f0778788 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Total hardness and Total alkalinity are important physico-chemical parameters for the evaluation of water quality and are determined by volumetric analytical methods. These methods have difficult to detect the endpoint of the titration due to the difficult of viewing the color transition inherent to each of them. To circumvent this problem, here is proposed a new automatic method for the detection of the titration end point for the determination of total hardness and total alkalinity in mineral water samples. The proposed flow-batch titrator consists of a peristaltic pump, five three-way solenoid valves, a magnetic stirrer, an electronic actuator, an Arduino MEGA 2560TM board, a mixing chamber and a webcam. The webcam records the digital movie (DM) during the addition of the titrant towards mixing chamber, also recording the color variations resulting from chemical reactions between titrant and sample within chamber. While the DM is recorded, it is decompiled into frames ordered sequentially at a constant rate of 30 frames per second (FPS). The first frame is used as a reference to define the region of interest (RI) of 48 × 50 pixels and the R channel values, which are used to calculate the Pearson's correlation coefficient (r) values. r is calculated between the R values of the initial frame and each subsequent frame. The titration curves are plotted in real time using the values of r (ordinate axis) and the total opening time of the valve titrant (abscissa axis). The end point is estimated by the second derivative method. A software written in ActionScript 3.0 language manages all analytical steps and data treatment in real time. The feasibility of the method was attested by its application for the analysis of natural water samples. Results were compared with classical titration and did not present statistically significant differences when the paired ttest at the 95% confidence level was applied. The proposed method is able to process about 71 samples per hour, and its precision was confirmed by overall relative standard deviation (RSD) values, always lower than the 2,4% for total hardness and 1,4% for total alkalinity. / A dureza total e a alcalinidade total são importantes parâmetros físico-químicos para avaliação da qualidade de águas e são determinados por métodos volumétricos de análise. Estes métodos apresentam difícil detecção do ponto final da titulação devido à dificuldade de visualização das transições de cores inerentes a cada um deles. Para contornar este problema, foi proposta neste trabalho uma nova metodologia automática para a detecção do ponto final nas determinações de dureza total e alcalinidade total em águas. O titulador em fluxo-batelada proposto é composto de uma bomba peristáltica, cinco válvulas solenoides de três vias, um agitador magnético, um acionador de válvulas, uma placa Arduíno MEGA 2560TM, uma câmara de mistura e uma webcam. O programa de gerenciamento e controle do titulador foi escrito em linguagem ActionScript 3.0. A webcam grava o filme digital durante a adição do titulante na câmara de mistura, registrando as variações de cor decorrentes das reações químicas entre titulante e amostra no interior de câmara. Enquanto o filme é gravado, este é decomposto em quadros ordenados sequencialmente a uma taxa constante de 30 quadros por segundo (FPS). O primeiro quadro é utilizado como referência para definir uma região de interesse (RI) com 48 x 50 pixels, na qual seus valores R, G e B são utilizados para calcular os valores de coeficiente de correlação de Pearson (r). O valor de r é calculado entre os valores de R do quadro inicial e de cada quadro subsequente. As curvas de titulação são obtidas em tempo real usando os valores de r (ordenadas) e o tempo total de abertura da válvula de titulante (abscissas). O ponto final é estimado pelo método de segunda derivada. O método foi aplicado na análise de águas minerais e os resultados foram comparados com a titulação clássica, não apresentando diferenças estatisticamente significativas com aplicação do teste t pareado a 95% de confiança. O método proposto foi capaz de processar até 71 amostras por hora e a sua precisão foi confirmada pelos valores de desvio padrão relativos (DPR) globais, sempre inferiores as 2,4% para dureza total e 1,4% para alcalinidade total.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-26T21:20:25Z No. of bitstreams: 1 JANAÍNA CONSTANTINO MARINHO - TESE PPGEQ 2016..pdf: 1825861 bytes, checksum: 4cb88f067137c0851810c2b6480fed29 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T21:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JANAÍNA CONSTANTINO MARINHO - TESE PPGEQ 2016..pdf: 1825861 bytes, checksum: 4cb88f067137c0851810c2b6480fed29 (MD5) Previous issue date: 2016 / Capes / O trabalho teve como objetivo preparar peneiras moleculares mesoporosas SBA15 e Al-SBA-15 com diferentes razões Si/Al de 10, 25, 50, 75 e 100 e utilizá-las na reação de transesterificação do óleo de soja com etanol para produção do biodiesel. Os catalisadores SBA-15 e Al-SBA-15 (Si/Al=10) foram selecionados e testados na reação para produzir éster etílico, monoglícerideos, diglicerídeos e glicerol. O método hidrotérmico, em condições estáticas, foi utilizado para sintetizar a peneira molecular SBA-15. A peneira mesoporosa Al-SBA-15 foi preparada por método de síntese direta na SBA-15, e a fonte de alumina utilizada foi a Pseudobohemita (AlOOH). Todas as amostras foram caracterizadas quanto à sua estrutura e textura por DRX e Adsorção física de N2. Além disso, foram caracterizadas por TG/ATD, MEV, FTIR. A acidez gerada a partir da incorporação do alumínio na estrutura da SBA-15 foi avaliada por TPD-NH3. A reação de transesterificação do óleo de soja foi conduzida em reator batelada, sem agitação, durante diferentes tempos de reação, 6, 12, 24 e 48 horas a 200 ºC, utilizando uma relação óleo/álcool etílico 12:1 e 5% de catalisador (SBA-15 e Al-SBA-15 (10)). Os produtos da reação foram caracterizados por Viscosidade Cinemática e Cromatografia Gasosa. O sucesso das sínteses das peneiras moleculares SBA15 e Al-SBA-15 foram evidenciadas por todas as técnicas utilizadas. Todos os materiais foram obtidos com alto grau de ordenação hexagonal evidenciado por DRX, mostraram aspectos do tipo vermicular com aparência de colares entrelaçados, visualizados por MEV e apresentaram isotermas com perfil do tipo IV, características de materiais mesoporosos. O resultado da viscosidade cinemática obtido para SBA-15 com 48 horas de reação (6,49 mm2/s) está próximo da faixa de valores obtido pela norma da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) e os padrões internacionais de biodiesel ASTM D6751-02 e EN 14214. E o valor da viscosidade cinemática para a Al-SBA15 (10) com 48 horas de reação (10,43 mm2/s) está fora da faixa das normas. Os catalisadores selecionados (SBA-15 e Al-SBA-15 (10)) foram submetidos à reação de transesterificação do óleo de soja com etanol e o catalisador Al-SBA-15 (10) foi mais eficiente que o catalisador SBA-15. O valor da conversão para o catalisador Al-SBA-15 (10) foi de 96,50%. / The present study aimed to prepare mesoporous molecular sieves SBA-15 and AlSBA-15 with Si/Al ratios of 10, 25, 50, 75 and 100 and use them in the transesterification of soybean oil with ethanol for production biodiesel. The catalysts SBA-15 and Al-SBA-15 (Si/Al=10) were selected and tested on reaction to produce ethyl ester, monoglycerides, diglycerides and glycerol. The hydrothermal method under static conditions, was used to synthesize the molecular sieve SBA-15. The mesoporous sieve Al-SBA-15 was prepared by direct synthesis method in SBA-15, and the alumina source used was pseudoboehmite (AlOOH). All samples were characterized in concerning to its structure and texture by XRD and N2 physical adsorption. Moreover, they were characterized by TG/DTA, SEM, FTIR. The acidity generated from aluminum incorporation into the structure of SBA-15 was evaluated by TPD-NH3. The transesterification reaction of soybean oil was carried out in a batch reactor, without stirring, for reaction times of 6, 12, 24 and 48 hours at 200 °C using a 12:1 oil/ethanol relation and 5% of the catalyst (SBA-15 e Al-SBA-15 (10)). The reaction products were characterized by Kinematic Viscosity and Gas Chromatography. The success of the synthesis of molecular sieves SBA-15 and Al-SBA-15 were observed for all the techniques used. All the materials were obtained with a high hexagonal ordering degree, demonstrated by XRD, showed aspects of vermicular type with intertwined necklace appearance, visualized by SEM and showed isotherm with type IV profile, which is a characteristics of mesoporous material. The result of the kinematic viscosity obtained for SBA-15 with 48 hours of reaction (6.49 mm2/s) is close to the range of values obtained by the National Petroleum standard, Natural Gas and Biofuels (ANP) and the international standards of biodiesel ASTM D6751-02 and EN 14214. And the value of kinematic viscosity for Al-SBA-15 (10) with 48 hours of reaction (10.43 mm2/s) is out of the standards range. The selected catalysts (SBA-15 and Al-SBA-15 (10)) was subjected to transesterification reaction of soybean oil with ethanol and the Al-SBA-15 (10) catalyst was more efficient than the SBA-15. The conversion value for the Al-SBA15 catalyst (10) was 96.50%.

O crescente aumento no uso de metais e outros produtos químicos nos processos industriais tem resultado na geração de grandes quantidades de efluentes aquosos que contém altos níveis de metais tóxicos, o que gera sérios problemas ambientais associados ao descarte destes efluentes. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da biossorção do íon manganês II de uma solução aquosa utilizando a biomassa seca Sargassum filipendula. O processo foi conduzido em batelada com um posterior estudo dinâmico do processo em regime contínuo em um reator de leito fixo. No processo em batelada, a influência de diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: pH inicial, tempo de biossorção, temperatura e concentração inicial do íon manganês II no equilíbrio de biossorção do sistema. No processo em regime contínuo, foi utilizada uma coluna de leito fixo, sendo avaliados os seguintes parâmetros: vazão de alimentação e concentração inicial de manganês II em solução. Os resultados obtidos indicam que a capacidade de biossorção não foi afetada pelo pH na faixa de 3,0 a 7,0, mas diminuiu de modo significativo para pH inferior a 3,0. A isoterma de Langmuir foi a que melhor descreveu o equilíbrio de biossorção, que foi pouco afetado pela temperatura. O processo de biossorção obedeceu a uma cinética de pseudo segunda-ordem, cuja taxa também não sofreu efeito significativo da temperatura. Os resultados obtidos nos estudos em batelada indicam que a Sargassum filipendula possui potencial para a remoção de íons manganês, apresentando capacidade de adsorção igual a 0,80 mmol/g, valor comparável àqueles observados para outros íons tóxicos. Os valores para capacidade de biossorção calculados no sistema contínuo foram superiores aos encontrados para o estudo em batelada, o que foi associado às diferentes condições de equilíbrio existentes nos dois sistemas. O processo de biossorção do manganês em leito fixo, mostrou-se eficiente para concentrações iniciais do efluente menores que 500 mg/L. Para uma concentração inicial de 60 mg/L, com 9 horas de processo o ponto de ruptura foi alcançado, 26 L de solução foram tratados de acordo com a concentração exigida pelo CONAMA para o despejo em um corpo receptor. / The increasing use of metals and other chemicals in industrial processes has resulted in the generation of large quantities of aqueous effluents containing high levels of toxic metals, which cause serious environmental problems associated with the disposal of effluents. This work was doing a research on removing manganese II ions of an aqueous solution using the dry biomass Sargassum filipendula. A basic investigation on the removal of manganese II ions from aqueous solutions by dead Sargassum filipendula was conducted in batch and in a fixed- bed column. The influence of different experimental parameters was evaluated in batch conditions: initial pH, sorption time, temperature, and initial concentrations of manganese II ions on metal uptake. Continuous-flow sorption experiments were conducted in a fixed-bed column. The parameters evaluated were: effluent flow rate and initial concentration of manganese II solution. The results indicate that the metal uptake capacity was not affected by pH in the range of 3.0 to 7.0, but decreased significantly to less than pH 3.0. The equilibrium biosorption was better described by Langmuir isotherm, which was little affected by temperature. The process of biosorption followed the kinetics of a pseudo-second order, whose rate also has not suffered significant effect of temperature. The results obtained in a batch studies indicate that the Sargassum filipendula has potential for the removal of manganese ions, its maximum uptake capacity equal 0.80 mmol/g, a result comparable to those observed for other toxic ions. The results for capacity of biosorption calculated in continuous system were higher than those found in batch for the study, which was associated with the different conditions of balance in the two existing systems. The process of biosorption of manganese in fixed-bed reactor, has proved effective for initial concentrations lower than 500 mg/L. For an initial concentration of 60 mg/L, with nine hours to process the breaking point was reached, 26 L of solution were treated in accordance with the concentration required by CONAMA for emptying into a body receiver.