Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-01Bitstream added on 2014-06-13T19:26:15Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ksm_me_rcla.pdf: 637533 bytes, checksum: f315d101c191461c95fee11e9fd4d042 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A goma xantana é um biopolímero produzido por Xanthomonas campestris muito utilizado como agente espessante. A síntese do biopolímero pode ocorrer em variadas condições, no entanto a qualidade a goma produzida também muda. Alguns trabalhos sugerem que a produção de goma xantana por batelada alimentada pode resultar num desempenho melhor em concentração de goma, rendimento e produtividade quando comparado à batelada simples. Nesse trabalho foram avaliados a influência de diferentes metodologias de oferta de sacarose na produção de goma xantana e sua qualidade, e também a produtividade e rendimento do processo. As melhores metodologias foram testadas em bioreator de 7,5L. Também foram avaliadas diferentes metodologias de separação do biopolímero (com o acréscimo de sais ao caldo ou ao etanol na etapa de extração da goma), bem como a influência de surfactantes e sais na viscosidade da goma em solução. Em incubadora com agitação orbital a quantidade e qualidade de goma xantana produzida a 25°C foram mais interessantes. Em fermentador, a produção de xantana a 30°C em meio contendo 2% de sacarose pode ter seu tempo reduzido sem que isso afete a concentração e a viscosidade da goma obtida. A viscosidade do biopolímero produzido a 25°C em meio contendo 4% de sacarose foi superior (365,9 cP) quando comparado ao biopolímero produzido a 30°C, em meio contendo 2% de sacarose. A produtividade e concentração de goma obtidos estão entre os encontrados na literatura (0,34 g xantana L-1 h-1 e 24 g xantana L-1). O uso de sais na extração da goma permite a redução do solvente utilizado e uma goma de melhor qualidade. Destacaram-se a utilização dos sais NaCl na concentração de 0,01% e CaCl2 a 0,05%. O tratamento térmico aumenta a quantidade e a viscosidade do biopolímero além de eliminar as células. A adição de 0,01% de SDS e de 0,001% de Tween 80 na solução de goma xantana aumenta sua viscosidade. / Xanthan gum is a biopolymer produced by Xanthomonas campestris, used as a thickener. Its synthesis can happen in different conditions, but quality of xanthan produced also changes. Studies suggest that fed batch xanthan gum production can result in better performance in gum concentration, yield and productivity, when compared to batch. This work evaluates the influence of different methods of sucrose supply on xanthan gum quantity and quality, as well its productivity and process efficiency. The best methods were tested in a bioreactor of 7.5 L. Were also evaluated different separation methods (with the addition of salt in broth or ethanol during the separation phase) and the influence of surfactants on viscosity on xanthan solution. In shaker incubator, the gum produced at 25°C was more interesting. In bioreactor, the xanthan production at 30°C using 2% sucrose can be reduced to 40 hours, without affecting concentration and viscosity of the gum obtained. The viscosity of the biopolymer produced at 25°C using 4% sucrose were higher (365.9 cP) when compared to biopolymer produced at 30°C with 2% sucrose. Concentration and yield are similar than those found in the literature (0.34 g xanthan L-1 h-1 and 24 g xanthan L-1). The use of salts in xanthan extraction reduces the input and a better quality gum. The salts NaCl (concentration of 0.01%) and CaCl2 (0.05%) showed best results. Heat treatment increases the xanthan quantity and viscosity and eliminates cells from broth. The addition of 0.01% SDS and 0.001% Tween 80 in the solution of xanthan gum increases its viscosity.

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T15:05:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_GeraldoNazarenodeOliveira_M.pdf: 4283132 bytes, checksum: e53eb2f80fe4d082c698366125715321 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O mercado global de alimentos funcionais é estimado em 33 bilhões de dólares anuais. Um grande número de alimentos funcionais tem sido introduzido no mercado. Maior atenção tem sido dada aos carboidratos dietéticos, em especial aos frutooligossacarídeos (FOS), por possuírem características vantajosas tais como baixas calorias e estimular o aumento da população de bifidobactérias do cólon. As frutosiltransferases são as enzimas responsáveis pela produção microbiana de FOS, e a imobilização de enzimas apresenta-se como um método eficaz e econômico para a produção destas substâncias. Como a produção e aplicação de FOS ganharam grande importância comercial devido às suas propriedades funcionais favoráveis, a busca de novas fontes potenciais de frutosiltransferases passa a ser de grande importância do ponto de vista de mercado. Por este motivo, investigou-se a possibilidade de produção de frutosiltransferase, realizando-se fermentações em batelada simples por Rhodotorula sp., isolada e selecionada no Laboratório de Engenharia de Bioprocessos da FEA, UNICAMP, utilizado meios industrias pré-tratados com carvão ativado. Para isso, foram realizados dois planejamentos experimentais. Primeiramente um planejamento do tipo Plackett Burman (Screening Design) para a seleção das variáveis mais importantes do processo, seguido de um delinemaneto composto central rotacional através do qual foi possível a otimização da produtividade enzimática, obtendo-se valores de 2000 U/L.h em um meio contendo melaço com 60 g/L de ART, 70 g/L de água de maceração de milho a uma temperatura de 30 °C, 650 rpm de agitação, 1,5 vvm de aeração e um pH inicial de 4,5. Em fermentações realizadas com controle de pH (valores de pH fixos em 4,5, 5, 6 e 7) constatou-se que esta variável desempenhou um papel importante na manutenção de altos valores de atividade enzimática, uma vez que, após ocorrer uma máxima produção da enzima, não houve redução nos valores de atividade enzimática mantendo-se o valor de pH constante / Abstract: The global functional food market is estimated at 33 billion dollars per year and a great number of new functional foods have been introduced continuously to the market. A lot of attention has been given to dietary carbohydrates, in special to the fructooligosaccharides (FOS). FOS present advantageous characteristics such as low calories and stimulating effects to bifid bacterium growth, present in human gut. Fructosyltransferases (FTase) are the enzymes responsible for FOS production. An efficient and economical method for industrial production is immobilization of this enzyme. The production and application of FOS has gained great commercial importance due to its favorable functional properties. The search of new potential sources of fructosyltransferase starts to be of great importance in a market point of view. For this reason, the possibility of fructosyltransferase production, by conducting several batch fermentations with Rhodotorula sp., isolated and selected in the Laboratory of Bioprocess Engineering at FEAUNICAMP was investigated. Fermentations were realized using industrial by-products pretreated with activated carbon. In order to analyze the obtained results, two experimental designs were carried out. Firstly, a Plackett Burman screening design led to election of the most important process variables, followed by a second analysis with a central composite rotatable design which permitted the optimization of the enzyme production. The highest productivity was about 2000 U/L_h. utilizing the following medium composition and conditions: molasses at 60 g/L of total reducing sugars, 70 g/L of corn steep liquor, temperature of 30°C, agitation at 650 rpm, 1.5 vvm of aeration and initial pH 4.5. pHcontrolled fermentations (at pH 4.5, 5, 6 and 7) showed that the pH plays an important role in maintaining high values of enzymatic activity. After reaching a maximum enzyme production, no decrease of enzymatic activity was seen while the pH was kept constant / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T20:20:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_RafaelRamosde_M.pdf: 1587910 bytes, checksum: 8b9b9c8732f2cb239ee3db85845e7e92 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Entre os principais problemas relacionados à produção de etanol está a falta de robustez da fermentação em presença de flutuações na qualidade de matéria-prima, o que leva a mudanças no comportamento cinético com impacto no rendimento, produtividade e conversão. Esta falta de robustez pode ser levada em conta através de ajustes operacionais e de controle, que pode ser melhorado com o uso de um modelo matemático preciso. Neste trabalho, um procedimento para o desenvolvimento de um modelo matemático robusto, valido em uma grande faixa de condição operacional foi estabelecido. Este modelo considera o efeito da temperatura na cinética. Experimentos foram executados em modo batelada. O microrganismo utilizado foi Saccharomyces cerevisiae e o meio de cultura, melaço de cana de açúcar. O objetivo foi avaliar a dificuldade em atualizar os parâmetros cinéticos quando se tem mudanças nas condições de fermentação. Rendimento e produtividade foram analisados como funções de temperatura e concentração inicial de substrato. Neste trabalho foi executada também a otimização dos parâmetros cinéticos no processo de fermentação alcoólica. Parâmetros cinéticos foram determinados como função da temperatura para fermentações em batelada na faixa de temperatura de 30 até 38oC. Baseado em dados experimentais, um modelo diferencial que consiste em expressões para taxa de crescimento celular, consumo de substrato e formação de produto foi proposto. O objetivo foi desenvolver um procedimento para atualizar os parâmetros cinéticos sempre que mudanças nas condições de fermentação ocorrerem. Mudanças em condições operacionais são muito comuns em plantas de fermentação alcoólica, elas ocorrem não somente devido a variações na qualidade da matéria-prima, mas também devido a variações nas leveduras dominantes no processo. Também, o processo de fermentação alcoólica é exotérmico e pequenos desvios na temperatura podem deslocar o processo da condição de operação ótima. Assim, está claro que a principal dificuldade nas técnicas baseadas em modelos para definição de estratégias operacionais, controle e otimização, é o problema de obter um modelo preciso / Abstract: Among the main current problems related to industrial ethanol production is the lack of robustness of the fermentation in presence of fluctuations in the quality of raw material, which leads to changes in the kinetic behavior with impact on yield, productivity and conversion. This lack of robustness can be taken into account through operational and control adjustments, which can be aided by the use of an accurate mathematical model. In this work, a procedure to develop a robust mathematical model, valid in a large range of operational conditions, was established. This model considers the effect of temperature on the kinetics. Experiments were performed in batch mode. The microorganism used was Saccharomyces cerevisiae and the culture media, sugar-cane molasses. The objective was to assess the difficulty in updating the kinetic parameters when there are changes in fermentation conditions. Yield and productivity were analyzed as functions of temperature and initial substrate concentration. In this work we perform kinetic parameters optimization in alcoholic fermentation process. Kinetic parameters were determined as functions of temperature from batch fermentations at temperatures from 30 to 38oC. Based on experimental data, a differential model consisting of rate expressions for cell growth, substrate consumption and product formation was proposed. The objective is to develop a procedure to update the kinetic parameters always that changes in fermentation conditions occur. The lack of robustness of the fermentation in the presence of fluctuations in the quality of the raw material, which leads to changes in the kinetic behavior with impact on yield, productivity and conversion, is among the main current problems related to the alcoholic fermentation process. Changes in the operational conditions are quite common in plants of alcoholic fermentation; they occur not only due to the variations in the quality of the raw material but also due to variations of dominant yeast in the process. Also, the alcoholic fermentation process is exothermic and small deviations in temperature can dislocate the process from optimal operational conditions. Thus, it is clear that the main difficulty in model-based techniques for definition of operational strategies, control and optimization, is the problem of obtaining an accurate model / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química