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Desenvolvimento e aperfeiçoamento de estratégias para a conservação e propagação in vitro de Pfaffia glomerata (Spreng) Pedersen e Lippia filifolia (Mart. and Schauer ex Schauer), com ênfase ao uso do óleo mineral e biorreatores de imersão temporária / Development and improvement of strategies for the in vitro conservation and propagation of Pfaffia glomerata (Spreng) Pedersen and Lippia filifolia (Mart. And Schauer ex Schauer), with emphasis on the use of mineral oil and temporary immersion bioreactors

Lacerda, Luciana Florêncio de 13 March 2017 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-03T19:00:15Z No. of bitstreams: 1 2017_LucianaFlorênciodeLacerda_PARCIAL.pdf: 4407575 bytes, checksum: c82ac683a06e3040492f03482ebca5e8 (MD5) / Rejected by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br), reason: Boa noite, Deixe os resumo,abstract,introdução geral. E restrinja o resto. Atenciosamente, on 2017-08-22T21:54:41Z (GMT) / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-10T17:58:50Z No. of bitstreams: 2 2017_LucianaFlorênciodeLacerda_RESUMO.pdf: 161671 bytes, checksum: 24b30b87c36ff72e96df505308093262 (MD5) 2017_LucianaFlorênciodeLacerda _PARCIAL.pdf: 1665374 bytes, checksum: cdd1b8cb9e428ab2394db3b4ec15aa4c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-25T17:14:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 2017_LucianaFlorênciodeLacerda_RESUMO.pdf: 161671 bytes, checksum: 24b30b87c36ff72e96df505308093262 (MD5) 2017_LucianaFlorênciodeLacerda _PARCIAL.pdf: 1665374 bytes, checksum: cdd1b8cb9e428ab2394db3b4ec15aa4c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T17:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 2017_LucianaFlorênciodeLacerda_RESUMO.pdf: 161671 bytes, checksum: 24b30b87c36ff72e96df505308093262 (MD5) 2017_LucianaFlorênciodeLacerda _PARCIAL.pdf: 1665374 bytes, checksum: cdd1b8cb9e428ab2394db3b4ec15aa4c (MD5) Previous issue date: 2018-04-25 / Pfaffia glomerata e Lippia filifolia apresentam importantes propriedades medicinais e fazem parte da lista de espécies que podem ser distribuídas aos usuários do Sistema Único de Saúde (SUS). Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver e aperfeiçoar estratégias para a conservação e propagação in vitro de Pfaffia glomerata e Lippia filifolia, com ênfase ao uso do óleo mineral e o uso de biorreatores de imersão temporária. Para os estudos de micropropagação utilizou-se como material vegetal microestacas (1,0 cm) contendo uma gema lateral, as quais foram inoculadas em diferentes sistemas de cultivo: meio semissólido, líquido estacionário, líquido sob agitação e líquido em biorreatores de imersão temporária, modelos RITA® e BIT Embrapa®. Após 30 dias de cultivo, a percentagem de sobrevivência, a altura, a taxa de multiplicação e a taxa de enraizamento das brotações, além do peso da massa fresca (g) e seca (g) dos brotos regenerados nos cinco sistemas de cultivo foram avaliados. Já para a conservação in vitro dois experimentos foram realizados. No primeiro deles, microestacas de aproximadamente 1,0 cm de altura com pelo menos uma gema lateral foram avaliadas as quais foram inoculadas em meio de MS e mantidas, inicialmente sob uma camada de óleo mineral contendo diferentes volumes (5, 10 e 15 mL) sobre as estacas e colocadas sobre diferentes temperaturas (15, 20 e 25°C). A caracterização anatômica foi realizada com o auxilio do corante Azul de Toluidina e para as análises histoquímicas foram utilizados o Reagente de Schiff/ ácido periódico - PAS para polissacarídeos neutros e o Xylidine Ponceau para proteínas totais. Nos resultados referentes a micropropagação, verificou-se que P. glomerata apresentou altas taxas de multiplicação nos sistemas de cultivo líquido com agitação e líquido em biorreatores de imersão temporária modelo RITA®, e semissólido. O cultivo em biorreatores de imersão temporária modelo RITA® proporcionou melhores resultados para ganho de massa fresca e seca, altura e taxa de enraizamento. Para a multiplicação de L. filifolia o sistema de cultivo semissólido proporcionou uma alta taxa de sobrevivência e formação de plantas com altura média de 7,0 cm. Variações morfológicas foram verificadas nas plantas cultivadas no sistema de cultivo líquido com e sem agitação. O sistema de biorreatores de imersão temporária modelo RITA® apresentou resultados superiores quando comparados ao modelo Embrapa. De maneira geral, a L. filifolia apresentou dificuldades de enraizamento in vitro. O resultado do primeiro experimento de conservação mostrou que as duas espécies estudadas apresentaram médias de sobrevivência em óleo mineral acima de 90 %, sugerindo ser uma alternativa para a conservação das espécies. No experimento de conservação, verificou-se que P. glomerata pode ser mantida por até 12 meses sob temperatura de 15 °C e imersa sob óleo mineral, com sobrevivência média acima de 90%. A L. filifolia obteve uma menor taxa de sobrevivência com média de 24,9% na temperatura de 15 °C, após os 12 meses de conservação. Anatomicamente as folhas de P. glomerata no tratamento de 5 mL apresentaram folhas mais espessas, com células do parênquima do tipo paliçádico, as células do mesofilo apresentaram arranjo compacto com poucos espaços intercelulares. No tratamento com 15 mL de óleo mineral, as células da epiderme e do mesofilo foram mais volumosas com paredes celulares delgadas. O caule das plantas que estavam conservadas em óleo mineral, independente do tratamento, não apresentou fistula. Para a L. filifolia no tratamento com 5mL de óleo mineral as folhas se apresentaram delgadas com epiderme contendo células volumosas, arredondadas e achatadas. O mesofilo apresentou parênquima clorofiliano com células paliçádicas, com células arredondadas e achatadas com espaços intercelulares. Foi verificado a presença de tricomas em ambas as faces epidérmicas. No tratamento com 10 mL de óleo mineral, foi possível observar um desarranjo das células que compõe o cilindro vascular, com células adjacentes aos feixes vasculares. As plantas conservadas em 15 mL de óleo mineral apresentaram epiderme espessa e mesofilo com células volumosas e compactas com vários espaços intercelulares. No caule, os tratamentos com óleo mineral apresentaram células de maior volume quando comparados com o controle. No tratamento com 5 mL, as células do cortex apresentaram formato alongado e vários espaços intercelulares. Os feixes vasculares são menores. Histoquimicamente evidenciou-se que o amido e as proteínas aparecem como material de reserva na folha e no caule das duas espécies. / Pfaffia glomerata and Lippia filifolia have important medicinal properties and are part of the list of species that can be distributed to users of the Unified Health System (SUS). In this sense, the objective of the present work was to develop and improve strategies for the in vitro conservation and propagation of Pfaffia glomerata and Lippia filifolia, with emphasis on the use of mineral oil and the use of temporary immersion bioreactors. For the micropropagation studies, microcuttings (1.0 cm) containing a lateral yolk were used as plant material, which were inoculated in different culture systems: semisolid medium, stationary liquid, liquid under stirring and liquid in temporary immersion bioreactors, RITA® and BIT Embrapa® models. After 30 days of cultivation, the percentage of survival, height, multiplication rate and shoot rooting rate, as well as the weight of the fresh (g) and dry mass (g) of the regenerated shoots in the five cropping systems were evaluated . For the in vitro conservation, two experiments were performed. In the first one, microseconds of approximately 1.0 cm in height with at least one lateral yolk were evaluated which were inoculated in MS medium and initially maintained under a layer of mineral oil containing different volumes (5, 10 and 15 mL) On the cuttings and placed at different temperatures (15, 20 and 25 ° C). The anatomical characterization was performed with the aid of the Toluidine Blue dye and for the histochemical analyzes the Schiff Reagent / periodic acid - PAS was used for neutral polysaccharides and Xylidine Ponceau for total proteins. In the micropropagation results, it was verified that P. glomerata showed high multiplication rates in the liquid culture systems with agitation and liquid in temporary immersion bioreactors RITA model, and semi-solid. The cultivation in RITA® temporary immersion bioreactors provided better results for fresh and dry mass gain, height and rooting rate. For the multiplication of L. filifolia the semi-solid cultivation system provided a high survival rate and formation of plants with a mean height of 7.0 cm. Morphological variations were verified in plants cultivated in the liquid culture system with and without agitation. The RITA® temporary immersion bioreactor system presented superior results when compared to the Embrapa model. In general, L. filifolia presented difficulties in in vitro rooting. The results of the first conservation experiment showed that the two species studied presented survival averages in mineral oil above 90%, suggesting that it is an alternative for the conservation of the species. In the conservation experiment, it was found that P. glomerata can be maintained for up to 12 months at a temperature of 15 ° C and immersed under mineral oil, with a mean survival above 90%. L. filifolia had a lower survival rate with a mean of 24.9% at 15 ° C after 12 months of storage. Anatomically the leaves of P. glomerata in the treatment of 5 mL presented thicker leaves, with cells of the parenchyma of the paliçádico type, the cells of the mesofilo presented compact arrangement with few intercellular spaces. In the treatment with 15 ml of mineral oil, the cells of the epidermis and the mesophyll were more voluminous with thin cell walls. The stem of the plants that were conserved in mineral oil, regardless of the treatment, did not present fistula. For L. filifolia in the treatment with 5mL of mineral oil the leaves were thin with epidermis containing bulky, rounded and flattened cells. The mesophyll presented chlorophyllic parenchyma with paliçadic cells, with rounded and flattened cells with intercellular spaces. The presence of trichomes on both epidermal faces was verified. In the treatment with 10 mL of mineral oil, it was possible to observe a derangement of the cells that make up the vascular cylinder, with cells adjacent to the vascular bundles. The plants preserved in 15 mL of mineral oil presented thick and mesophilic epidermis with voluminous and compact cells with several intercellular spaces. In the stem, the treatments with mineral oil presented cells of greater volume when compared with the control. In the 5 mL treatment, the cortex cells presented an elongated shape and several intercellular spaces. The vascular bundles are smaller. Histochemically showed that the starch and the proteins appear as reserve material in the leaf and stem of the two species.
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Produção em biorreator de um peptídeo antimicrobiano com o uso do marcador ELP-Inteína

Sousa, Daniel Amaro 12 September 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-30T15:01:10Z No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-13T18:58:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T18:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Um dos mais importantes aspectos relacionados aos patógenos infecciosos pode ser relacionado à sua excepcional adaptabilidade para o desenvolvimento de resistência, o que leva a um desafio de descoberta de novas drogas antimicrobianas, com novos mecanismos de ação. Entre estes, os peptídeos antimicrobianos (PAMs) se apresentam como promissoras moléculas anti-infectivas. Buscando superar os altos custos associados com o isoladamente a partir de fontes naturais ou da síntese química de PAMs, propõem-se no presente trabalho a expressão do Pa-MAP 2, um PAM rico em alaninas. Para isso, este peptídeo foi fusionado a um marcador ELP-inteína, onde o ELP foi usado para promover a auto-agregação, possibilitando um isolamento rápido e de baixo custo. A inteína foi usada para permitir a liberação controlada do peptídeo. Para isso, o vetor pET 21a foi usado para produzir o Pa-MAP 2 fusionado a região N-terminal da inteína modificada Mxe GyrA, seguido por um ELP de 60 repetições. Após purificação, o Pa-MAP 2 demonstrou MIC contra E. coli ATCC 8739 de 25 μM. A análise do cultivo em biorreator demonstrou que o Pa-MAP 2 pode ser produzido tanto em meio rico quanto em meio definido, com rendimento 50 vezes superior que o reportado para outros peptídeos produzidos pelo sistema ELP-inteína, e em rendimentos comparáveis a sistemas de expressão com clivagem química ou proteases. Desta forma, a metodologia do presente trabalho contribui para aplicação biotecnológica dos PAMs. Os resultados aqui apresentados demonstram uma comparação de diferentes condições de cultivo, para obter alto rendimento do Pa-MAP 2, usando o sistema ELP-inteína, contribuindo para incluir os PAMs como futuras alternativas aos antimicrobianos convencionais. / One of the most important aspects related to infectious pathogens may be correlated to an exceptional adaptability in developing resistance, which leads to a challenge in the discovery of antimicrobial drugs with novel mechanisms of action. Among them, antimicrobial peptides (AMPs) stand out as promising anti-infective molecules. In order to overcome the high costs associated with isolation from natural sources or chemical synthesis of AMPs we propose the expression of Pa-MAP 2, a polyalanine AMP. Pa-MAP 2 was fused to an ELP-intein tag where the ELP was used to promote aggregation and fast and cost-effective isolation after expression, and the intein was used to stimulate a controlled AMP release. For these, the vector pET21a was used to produce Pa-MAP 2 fused to the N-termini region of a modified Mxe GyrA intein followed by 60 repetitions of ELP. Purified Pa-MAP 2 showed a MIC of 25 μM against E. coli ATCC 8739. Batch fermentation demonstrated that Pa-MAP 2 can be produced in both rich and defined media at yields 50-fold higher than reported for other AMPs produced by the ELP-intein system, and in comparable yields to expression systems with protease or chemical cleavage. Therefore, the methodology applied here contributes to the biotechnological application of AMPs. Our results show a comparison of different fermentation conditions to obtain high yields of Pa-MAP 2 using the ELP-intein system, contributing to including these molecules as future alternatives to conventional antibiotics in the pharmaceutical field.
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Aspectos de engenharia da produção do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae em biorreator de bandeja / Engineering aspects of the production of the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae in bioreactor tray

Cunha, Lucas Portilho [UNESP] 28 March 2016 (has links)
Submitted by LUCAS PORTILHO DA CUNHA null (lucasportilhodacunha@gmail.com) on 2016-04-21T16:42:26Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_LUCAS PORTILHO DA CUNHA VERSÃO FINAL.pdf: 2114741 bytes, checksum: 6122b7305d3f81a525845b852fac3200 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-02T16:39:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cunha_lp_me_sjrp.pdf: 2114741 bytes, checksum: 6122b7305d3f81a525845b852fac3200 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T16:39:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cunha_lp_me_sjrp.pdf: 2114741 bytes, checksum: 6122b7305d3f81a525845b852fac3200 (MD5) Previous issue date: 2016-03-28 / O presente trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um biorreator de bandeja capaz de produzir esporos do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae. Para esse fim, foi utilizado um biorreator de bandeja para a produção de esporos, que por sua vez foi avaliada em função da carga de substrato empregada. As variações de temperatura no biorreator foram simuladas e observadas experimentalmente. Para o desenvolvimento do biorreator, inicialmente foram realizados ensaios em embalagens plásticas contendo 10g e 500g de substrato, de modo a avaliar como o aumento da carga de meio fermentativo poderia influenciar na produção de esporos. Nestes ensaios, foram medidas as temperaturas no centro geométrico das embalagens e a elevação de temperatura foi relacionada à produção de esporos. Realizou – se uma análise de área superficial do arroz tipo 1 e da quirera de arroz para avaliar a interferência desta propriedade na produção de esporos. A partir dos resultados em embalagens plásticas foram realizados experimentos em um biorreator de 40 cm de comprimento, 29 cm de largura por 12 cm de altura, escoando ar sobre as partículas no sentido da maior dimensão. Foram empregadas cargas de 1, 2 e 3kg de arroz tipo 1, correspondente à altura de leito de 2, 4 e 6 cm, respectivamente, e 1 kg de quirera, correspondendo a 2 cm de altura. A temperatura nas posições de entrada e saída de ar e no meio geométrico do meio de cultivo foram medidas ao longo dos ensaios. A fermentação nas embalagens plásticas e no biorreator foram realizadas a 28oC. Para estimar a geração de calor metabólico do meio de cultivo, foram coletados dados de consumo de O2 e liberação de CO2 durante o período de incubação. Para tal, foi realizada a fermentação em um biorreator de leito empacotado cilíndrico, sendo os gases provenientes do leito e conduzidos a um analisador de gases. Foi proposto um modelo matemático unidimensional, capaz de prever os perfis de temperatura e o crescimento fúngico ao longo do processo em qualquer posição do biorreator. Os resultados experimentais em embalagens plásticas e no biorreator mostraram que menores quantidades de substrato são favoráveis à maior estabilidade da temperatura do meio de cultivo, resultando em maiores quantidades de esporos. No teste de área superficial, foi possível observar um aumento na área da quirera de arroz e consequentemente aumento da quantidade de esporos. Nos testes de cinética de crescimento, pode se observar que o consumo de O2 é baixo comparado a outros fungos. Os dados de simulação não demonstraram sobreaquecimento do meio de cultivo no biorreator com o aumento de carga, o que não afetaria a produção de esporos. Também pode se observar com os dados de simulação que a temperatura da superfície do meio de cultivo não sofreu sobreaquecimento. Porém, com os dados experimentais, foi possível observar um sobreaquecimento no meio de cultivo, em virtude da geração de calor metabólico. Os dados experimentais demonstraram que os melhores resultados obtidos no biorreator, para produção de esporos do fungo Metarhizium anisopliae, foram com cargas de 1 Kg, correspondente a 2 cm de altura de substrato e que com cargas maiores os perfis de temperatura apresentaram elevado aquecimento no meio de cultivo. / This study aimed to develop a bioreactor tray capable of producing spores of the fungus Metarhizium anisopliae entomopathogenic. To this end, we used a tray bioreactor for the production of spores, which in turn was evaluated according to the employed substrate load. Temperature variations in the bioreactor were simulated and observed experimentally. For the development of bioreactor assays were carried out in plastic bags containing substrate 10g and 500g in order to evaluate how increasing fermentative medium loading could influence the production of spores. In these tests we measured the temperature at the geometric center of the packages and the temperature rise was related to spore production performed -. A surface area analysis of rice Type 1 and broken rice to evaluate the interference at this property in the production of spores. From the results in plastic containers experiments were performed in a bioreactor of 40 cm long, 29 cm wide by 12 cm, air flowing onto the particles in the direction of the largest dimension. Loads were applied to 1, 2 and 3 kg of rice type 1, corresponding to the bed height of 2, 4 and 6 cm, respectively, and 1 kg of grits, corresponding to 2 cm. The temperature at the inlet position and the air outlet and the geometric mean of the culture medium were measured throughout the tests. Fermentation in plastic packaging and the bioreactor were carried out at 28 C. To estimate the generation of metabolic heat of culture medium were collected consumption data The O2 and CO2 release during the incubation period. To this end, the fermentation was performed in a bioreactor cylindrical packed bed, and the gases from the bed and driven to a gas analyzer. A one-dimensional mathematical model capable of predicting the temperature profile and fungal growth during the process at any position of the bioreactor is proposed. The experimental results in plastic bottles and bioreactor showed that smaller amounts of substrate are conducive to increased stability of the temperature of the medium, resulting in larger amounts of spores. In the test surface area, it was possible to observe an increase in the area of rice grits and therefore increasing the amount of spores. In the growth kinetics tests, it can be seen that the O 2 consumption is low compared to other fungi. Simulation data showed no overheating of the culture medium in the bioreactor with the increased load, which would not affect the production of spores. It can also be observed with the simulation data as the temperature of the surface of the medium has not suffered overheating. However, with the experimental data, it was possible to observe overheating in the culture medium by virtue of the generation of metabolic heat. The experimental data show that the best results obtained in the bioreactor for the production of Metarhizium anisopliae spores of the fungus were to loads of 1 kg, corresponding to 2 cm substrate height and with larger loads temperature profiles showed high heat in the middle cultivation.
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Biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo para remoção de matéria orgânica e nitrogênio de efluente lácteo

LIMA, Fábio 25 July 2014 (has links)
Este trabalho avaliou o desempenho de um biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo operado de modo contínuo, em escala piloto, com escoamento ascendente e recirculação, utilizando enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano como material suporte para imobilização de biomassa, aplicado ao tratamento de águas residuárias de laticínio visando à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio. Durante as duas primeiras etapas avaliou-se o desempenho de remoção de matéria orgânica (DQO) e conversão de nitrogênio total Kjeldahl (N-NTK) dos módulos anaeróbios, operando sob 48h e 24h de tempos de detenção hidráulica (TDH). Nas duas etapas seguintes acoplaram-se os módulos aeróbios, avaliando-se o ganho de desempenho de remoção de matéria orgânica e conversão de nitrogênio através da aplicação de afluente sem recirculação e com diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas, constatando que este valor não deve exceder 2 KgDQO.m-3.dia-1 para o efetivo processo de nitrificação, também notou-se inibição das bactérias oxidadoras de nitrito devido a presença de amônia livre no meio. Durante as últimas duas etapas houve recirculação de efluente com objetivo de estimular a desnitrificação, nas quais as condições de recirculação a razão 1:1 e 2:1 foram aplicadas. As eficiências de remoção de DQO, N-NTK e nitrogênio total (N-Nt) foram 96,0%, 94,2% e 30,9%, respectivamente durante a Etapa 5. Verificou-se que o desempenho e estabilidade do biorreator em relação à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio está relacionada com a COV aplicada, e que para valores inferiores a 2 KgDQO.m-3.dia-1 é possível atingir os padrões de lançamento de efluente dispostos nas resoluções 357 e 430, do Conselho Nacional do Meio Ambiente. / This study measured the performance of an anoxic-aerobic combined fixed bed bioreactor (pilot scale) operated in continuous mode, with upflow and recirculation using plastic filler filled with polyurethane foam as support material for immobilization of biomass applied to the treatment of dairy wastewater aiming at the removal of carbonaceous organic matter and nitrogen. During the first two steps we evaluated the performance of removal of organic matter (COD) and conversion of total Kjeldahl nitrogen (TKN-N) of anaerobic modules operating under 48h and 24h of hydraulic retention time (HRT). In the following two steps was coupled aerobic modules, evaluating the performance gain of organic matter removal and conversion of nitrogen by applying affluent without recirculation and with different volumetric organic loads (VOC) applied, confirming that this value does not exceed 2 KgDQO.m-3day-1 to effective nitrification process, as was noted inhibition of nitrite-oxidizing bacteria due to the presence of free ammonia in sample. During the last two steps, was started re-circulating effluent to stimulate denitrification, and were applied the conditions of the recirculation ratio 1:1 and 2:1. The COD removal efficiency, TKN-N and total nitrogen (N-Nt) were 96.0%, 94.2%, and 30.9%, respectively during the Step 5. It was verified that the performance and stability of the bioreactor concerning to the removal of carbonaceous organic matter and nitrogen is related to the VOC applied, and when the VOC applied is less than 2 KgDQO.m-3day-1 is possible to reach the release patterns effluent disposed by Brazilian environmental legislation.
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Estudo cinético da produção de exopolissacarídeo por Lasiodiplodia theobromae em biorreator agitado e aerado de baixo cisalhamento / Kinetic study of the production of exopolysaccharide by Lasiodiplodia theobromae in agitated and aerated low shear bioreactor

Tabuchi, Stéphanie Caroline Tavares 10 November 2017 (has links)
Os polissacarídeos possuem diversas aplicações industriais devido a sua ampla variedade de propriedades físico-químicas. Além desses empregos tradicionais, pesquisas mais recentes estão impulsionando o uso de polissacarídeos para novas aplicações, principalmente na área de terapia farmacêutica. Com o objetivo de ampliar a produção industrial de polissacarídeos microbianos, pesquisas têm se concentrado nos exopolissacarídeos (EPS), que apresentam produtividade elevada e processos de extração e purificação mais simples quando comparados aos polímeros tradicionais. A lasiodiplodana, uma ?-(1->6)-D-glucana, é um EPS produzido por Lasiodiplodia theobromae, um fungo filamentoso característico de regiões tropicais e patógeno de mais de 500 espécies vegetais. Na produção de EPS observa-se que, como resultado do crescimento e da produção do biopolímero, o meio de cultivo torna-se mais viscoso, tornando difícil a manutenção da homogeneidade no biorreator e, consequentemente, prejudicando a transferência de massa e oxigênio no meio. Nos cultivos em que ocorrem mudanças na reologia do meio e nos quais são utilizados fungos filamentosos, sensíveis ao cisalhamento, o uso de biorreatores convencionais, como o Stirred Tank Reactor (STR) e o Airlift, não é adequado. Nesse contexto, no presente estudo tem-se como objetivo estudar a cinética de crescimento, consumo de substrato e produção de EPS pelo fungo filamentoso Lasiodiplodia theobromae, a partir de glicose e de glicerol, no Biorreator Agitado e Aerado de Baixo Cisalhamento (BAABC) e compará-lo com o STR. No estudo inicial, realizado em frascos agitados, a maior produção de EPS (6,49 ± 0,03 g/L) foi alcançada pelo ensaio G, que continha a maior concentração glicose testada (50 g/L) e a menor concentração de extrato de levedura (3 g/L). Quando se utilizou glicerol como fonte de carbono, a maior produção de EPS (3,39 ± 0,06 g/L) foi observada no Ensaio O, que continha 30 g/L de glicerol e a maior concentração de fonte de nitrogênio testada (12 g/L de extrato de levedura). Nos ensaios em biorreatores, quando utilizou-se glicose como fonte de carbono observou-se que o BAABC com controle de temperatura proporcionou uma produção de 3,17 ± 0,16 g/L de EPS, concentração inferior à obtida em frascos, porém bastante superior à obtida no biorreator STR (0,70 ± 0,12 g/L). Para os meios contendo glicerol, o biorreator STR proporcionou uma produção de EPS de 3,02 ± 0,19 g/L, enquanto no BAABC a concentração de EPS obtida foi muito menor (1,45 ± 0,25 g/L). Analisando-se, porém, a concentração máxima de biomassa obtida (28,86 ± 1,46 g/L) bem como os parâmetros cinéticos relacionados (YX/S e QX), nota-se que a produção de biomassa foi muito superior e mais eficiente no BAABC. Apesar das diferenças morfológicas visualmente observadas e confirmadas por meio de microscopia óptica nos EPS obtidos a partir de glicose e de glicerol, as análises de Difração de raios-X e Espectroscopia de absorção na região do infravermelho com Transformada de Fourier permitiram evidenciar a similaridade estrutural entre ambos os EPS. / Polysaccharides have several industrial applications because of their wide variety of physicochemical properties. In addition to these traditional applications, recent research is driving the use of polysaccharides towards new applications, especially in the field of pharmaceutical therapy. With the aim of increasing the industrial production of microbial polysaccharides, research has focused on exopolysaccharides (EPS), which have high productivity and simpler extraction and purification processes when compared to traditional polymers. Lasiodiplodana, a ?-(1->6)-D-glucan, is an EPS produced by Lasiodiplodia theobromae, a filamentous fungus characteristic of tropical areas and pathogenic of more than 500 plant species. In EPS production, as a result of the growth and biopolymer production, the culture medium becomes more viscous, making it difficult to maintain homogeneity inside the bioreactor and, consequently, harming the transfer of mass and oxygen in the medium. In cultures where changes in media rheology occur and in which shear-sensitive filamentous fungi are used, the use of conventional bioreactors, such as Stirred Tank Reactor (STR) and Airlift, is not appropriate. In this context, the objective of the present study was to study the growth kinetics, substrate consumption and EPS production by the Lasiodiplodia theobromae filamentous fungus, from glucose and glycerol, in the Low-Shear Aerated-Agitated Bioreactor (LSAAB) and compare it with the STR. In the initial study, conducted in shaken flasks, the highest EPS production (6.49 ± 0.03 g/L) was achieved by the G test, which contained the highest glucose concentration tested (50 g/L) and the lowest concentration of yeast extract (3 g/L). When glycerol was used as the carbon source, the highest EPS yield (3.39 ± 0.06 g/L) was observed in Test O, which contained 30 g/L glycerol and the highest concentration of nitrogen source tested (12 g/L of yeast extract). In the bioreactor trials, when glucose was used as the carbon source, it was observed that the LSAAB with temperature control provided a production of 3.17 ± 0.16 g/L of EPS, a concentration lower than that obtained in flasks, but rather higher than that obtained in the STR bioreactor (0.70 ± 0.12 g/L). For the glycerol-containing media, the STR bioreactor produced 3.02 ± 0.19 g/L of EPS, while in LSAAB the EPS concentration obtained was much lower (1.45 ± 0.25 g/L). However, analyzing the maximum concentration of biomass obtained (28.86 ± 1.46 g/L) as well as the related kinetic parameters (YX/S and QX), biomass production was much higher and more efficient in LSAAB. In spite of the visually observed morphological differences confirmed by optical microscopy in EPS obtained from glucose and glycerol, X-ray diffraction and absorption spectroscopy analyzes in the infrared region with Fourier transform showed the structural similarity between both EPS.
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Problemas inversos em identificação de biorreatores e transporte de radiação

Michelon, Michel January 2016 (has links)
Neste trabalho, apresenta-se um estudo preliminar sobre problemas inversos com aplicação na identificação de parâmetros em biorreatores e transferência radiativa. A identificação se baseia na busca de soluções aproximadas a partir do critério dos mínimos quadrados. Para tal, métodos determinísticos implícitos são analisados e posteriormente utilizados, destacando-se o método de Levenberg-Marquardt. No caso do biorreator anaeróbico, discute-se brevemente a teoria acerca dos processos internos e, a partir da implementação do modelo matemático de Antonelli, considerada a solução exata do problema direto, procede-se com a adição de diferentes níveis de ruídos gaussianos e análise de seus efeitos na reconstrução dos parâmetros do modelo. Iniciando a estimação sempre pelos parâmetros corretos, conhecidos a priori, pode-se perceber que é possível proceder com a estimação destes quando a magnitude do erro é da ordem de 1%. No caso de perturbações maiores nos dados de saída do modelo, contudo, embora não seja possível estimar os parâmetros, a simulação continua confiáveis. No que tange à transferência radiativa, usa-se a solução em forma fechada em relação à variável espacial da equação íntegro-diferencial linear de Boltzmann pelo método das Ordenadas Discretas Analíticas como solução exata do problema direto. Investiga-se a eficiência do método de Levenberg-Marquardt na estimação dos parâmetros de albedo e grau de anisotropia em problemas de transporte de radiação. É possível concluir que bons resultados são obtidos na identificação do parâmetro de albedo, mas que o grau de anisotropia é mais suscetível às perturbações. / In this report, a preliminary study on the application of inverse problems in parameter estimation problems in transport of radiation and anaerobic bioreactors is presented. This estimation is based on the search of approximate solution to the inverse problem by the least squares criterion. Implicit deterministic methods are analyzed and subsequently used, mainly the Levenberg-Marquardt method. The anaerobic bioreactor theory is discussed and the mathematical model of Antonelli is considered the exact solution of the direct problem. After, the e ects of the addition of di erent levels of Gaussian noise on the reconstruction of the model parameters is analysed. Starting the estimation always by the correct parameters, known a priori, it is possible to verify that the correct estimation can be achieved when the magnitude of the error is 1%. In the case of larger errors in the model output data, however, although it is not possible to correctly estimate the parameters, the simulation remains reliable. In the case of transport of neutral particles, the closed solution of the linear integral-di erential Boltzmann equation obtained by the Analytic Discrete Ordinates method is considered as the exact solution of the direct problem. The e ciency of Levenberg-Marquardt method for estimating the albedo and degree of anisotropy is then investigated. It is possible to conclude that good results are obtained for the reconstruction of albedo, even with larger orders of error, but the degree of anisotropy is more susceptible to the perturbations.
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Perfil fermentativo da linhagem CAT-1 em mosto contendo alta concentração de açúcar em sistema descontínuo alimentado / CAT-1 yeast strain fermentation profile in medium with very high gravity in fed batch system

Francischetti, Graziela 09 August 2017 (has links)
O etanol é o combustível que mais se destaca como alternativa à gasolina no setor do transporte. No entanto, a melhoria da eficiência da fermentação, aprimorando o processo de conversão de biomassa em etanol combustível e reduzindo o custo de produção são desafios ainda pertinentes. Neste cenário, as fermentações com alta concentração de açúcar ou VHG (very high gravity) estão sendo cada vez mais estudadas. A adição de compostos como fonte de nitrogênio pode gerar benefícios para a produção de etanol, entretanto, a maioria dos estudos com suplementação de fontes nitrogenadas é realizada em sistema descontínuo simples e em escala laboratorial, embora os processos fermentativos industriais sejam conduzidos em sistema descontínuo alimentado. Neste contexto, este trabalho visou avaliar o perfil fermentativo da linhagem CAT-1 em mosto contendo alta concentração de açúcar fermentescível e suplementado com as fontes nitrogenadas peptona e sulfato de amônio, nas concentrações 5 e 10 g/L, em sistema de descontínuo simples e descontínuo alimentado com reciclo de células, utilizando diferentes escalas produtivas. Nos experimentos em sistema descontínuo simples, os tratamentos controle e peptona (5 g/L) apresentaram uma melhor produção de etanol, maior rendimento e produtividade em comparação com os demais tratamentos. Nos experimentos em sistema descontínuo alimentado não houve diferença significativa entre os tratamentos controle e peptona 5 e 10g/L, porém, o tratamento com sulfato de amônio (10 g/L) apresentou parâmetros fermentativos de produção de etanol e produtividade superiores ao tratamento controle, o oposto do descontínuo simples. Os resultados mostraram que quando as células de levedura foram submetidas a concentrações crescentes de açúcar, como é o caso do sistema descontínuo alimentado, ocorre uma adaptação das mesmas, proporcionando melhores resultados, com uma redução no tempo de fermentação para 16h. Além disso, a alta concentração de etanol no meio fermentativo causa um efeito prejudicial às células, já que nos tratamentos onde houve teores mais elevados de etanol ocorreu menor viabilidade e maior quantidade de açúcar residual. / Ethanol is the fuel that stands out as an alternative to gasoline in the transportation sector. However, improving the efficiency of fermentation, improving the process of converting biomass to fuel ethanol and reducing the cost of production are still relevant challenges. In this scenario, fermentations with high sugar concentration or very high gravity (VHG) are being studied more and more. The addition of compounds as a source of nitrogen can generate benefits for ethanol production, however, most of the studies with nitrogen supplementation are carried out in a simple discontinuous system and in laboratory scale, although the industrial fermentation processes are conducted in a fed batch system . In this context, the objective of this work was to evaluate the fermentation profile of the CAT-1 strain in must containing high fermentable sugar concentration and supplemented with nitrogen peptone and ammonium sulfate at 5 and 10 g / L in a simple discontinuous system and fed batch system, fed with recycle of cells, using different productive scales. In the simple discontinuous system experiments, the control and peptone treatments (5 g / L) presented better ethanol production, higher yield and productivity in comparison to the other treatments. However, the treatment with ammonium sulfate (10 g / L) showed fermentative parameters of ethanol production and productivity higher than the control treatment, the opposite of simple discontinuity. The results showed that when the yeast cells were submitted to increasing concentrations of sugar, as is the case of the fed batch system, an adaptation occurs, providing better results, with a reduction in the fermentation time to 16h. In addition, the high concentration of ethanol in the fermentation medium causes a detrimental effect on the cells, since in the treatments with higher levels of ethanol; less viability and more residual sugar were observed.
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Estudo cinético da produção de exopolissacarídeo por Lasiodiplodia theobromae em biorreator agitado e aerado de baixo cisalhamento / Kinetic study of the production of exopolysaccharide by Lasiodiplodia theobromae in agitated and aerated low shear bioreactor

Stéphanie Caroline Tavares Tabuchi 10 November 2017 (has links)
Os polissacarídeos possuem diversas aplicações industriais devido a sua ampla variedade de propriedades físico-químicas. Além desses empregos tradicionais, pesquisas mais recentes estão impulsionando o uso de polissacarídeos para novas aplicações, principalmente na área de terapia farmacêutica. Com o objetivo de ampliar a produção industrial de polissacarídeos microbianos, pesquisas têm se concentrado nos exopolissacarídeos (EPS), que apresentam produtividade elevada e processos de extração e purificação mais simples quando comparados aos polímeros tradicionais. A lasiodiplodana, uma ?-(1->6)-D-glucana, é um EPS produzido por Lasiodiplodia theobromae, um fungo filamentoso característico de regiões tropicais e patógeno de mais de 500 espécies vegetais. Na produção de EPS observa-se que, como resultado do crescimento e da produção do biopolímero, o meio de cultivo torna-se mais viscoso, tornando difícil a manutenção da homogeneidade no biorreator e, consequentemente, prejudicando a transferência de massa e oxigênio no meio. Nos cultivos em que ocorrem mudanças na reologia do meio e nos quais são utilizados fungos filamentosos, sensíveis ao cisalhamento, o uso de biorreatores convencionais, como o Stirred Tank Reactor (STR) e o Airlift, não é adequado. Nesse contexto, no presente estudo tem-se como objetivo estudar a cinética de crescimento, consumo de substrato e produção de EPS pelo fungo filamentoso Lasiodiplodia theobromae, a partir de glicose e de glicerol, no Biorreator Agitado e Aerado de Baixo Cisalhamento (BAABC) e compará-lo com o STR. No estudo inicial, realizado em frascos agitados, a maior produção de EPS (6,49 ± 0,03 g/L) foi alcançada pelo ensaio G, que continha a maior concentração glicose testada (50 g/L) e a menor concentração de extrato de levedura (3 g/L). Quando se utilizou glicerol como fonte de carbono, a maior produção de EPS (3,39 ± 0,06 g/L) foi observada no Ensaio O, que continha 30 g/L de glicerol e a maior concentração de fonte de nitrogênio testada (12 g/L de extrato de levedura). Nos ensaios em biorreatores, quando utilizou-se glicose como fonte de carbono observou-se que o BAABC com controle de temperatura proporcionou uma produção de 3,17 ± 0,16 g/L de EPS, concentração inferior à obtida em frascos, porém bastante superior à obtida no biorreator STR (0,70 ± 0,12 g/L). Para os meios contendo glicerol, o biorreator STR proporcionou uma produção de EPS de 3,02 ± 0,19 g/L, enquanto no BAABC a concentração de EPS obtida foi muito menor (1,45 ± 0,25 g/L). Analisando-se, porém, a concentração máxima de biomassa obtida (28,86 ± 1,46 g/L) bem como os parâmetros cinéticos relacionados (YX/S e QX), nota-se que a produção de biomassa foi muito superior e mais eficiente no BAABC. Apesar das diferenças morfológicas visualmente observadas e confirmadas por meio de microscopia óptica nos EPS obtidos a partir de glicose e de glicerol, as análises de Difração de raios-X e Espectroscopia de absorção na região do infravermelho com Transformada de Fourier permitiram evidenciar a similaridade estrutural entre ambos os EPS. / Polysaccharides have several industrial applications because of their wide variety of physicochemical properties. In addition to these traditional applications, recent research is driving the use of polysaccharides towards new applications, especially in the field of pharmaceutical therapy. With the aim of increasing the industrial production of microbial polysaccharides, research has focused on exopolysaccharides (EPS), which have high productivity and simpler extraction and purification processes when compared to traditional polymers. Lasiodiplodana, a ?-(1->6)-D-glucan, is an EPS produced by Lasiodiplodia theobromae, a filamentous fungus characteristic of tropical areas and pathogenic of more than 500 plant species. In EPS production, as a result of the growth and biopolymer production, the culture medium becomes more viscous, making it difficult to maintain homogeneity inside the bioreactor and, consequently, harming the transfer of mass and oxygen in the medium. In cultures where changes in media rheology occur and in which shear-sensitive filamentous fungi are used, the use of conventional bioreactors, such as Stirred Tank Reactor (STR) and Airlift, is not appropriate. In this context, the objective of the present study was to study the growth kinetics, substrate consumption and EPS production by the Lasiodiplodia theobromae filamentous fungus, from glucose and glycerol, in the Low-Shear Aerated-Agitated Bioreactor (LSAAB) and compare it with the STR. In the initial study, conducted in shaken flasks, the highest EPS production (6.49 ± 0.03 g/L) was achieved by the G test, which contained the highest glucose concentration tested (50 g/L) and the lowest concentration of yeast extract (3 g/L). When glycerol was used as the carbon source, the highest EPS yield (3.39 ± 0.06 g/L) was observed in Test O, which contained 30 g/L glycerol and the highest concentration of nitrogen source tested (12 g/L of yeast extract). In the bioreactor trials, when glucose was used as the carbon source, it was observed that the LSAAB with temperature control provided a production of 3.17 ± 0.16 g/L of EPS, a concentration lower than that obtained in flasks, but rather higher than that obtained in the STR bioreactor (0.70 ± 0.12 g/L). For the glycerol-containing media, the STR bioreactor produced 3.02 ± 0.19 g/L of EPS, while in LSAAB the EPS concentration obtained was much lower (1.45 ± 0.25 g/L). However, analyzing the maximum concentration of biomass obtained (28.86 ± 1.46 g/L) as well as the related kinetic parameters (YX/S and QX), biomass production was much higher and more efficient in LSAAB. In spite of the visually observed morphological differences confirmed by optical microscopy in EPS obtained from glucose and glycerol, X-ray diffraction and absorption spectroscopy analyzes in the infrared region with Fourier transform showed the structural similarity between both EPS.
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Problemas inversos em identificação de biorreatores e transporte de radiação

Michelon, Michel January 2016 (has links)
Neste trabalho, apresenta-se um estudo preliminar sobre problemas inversos com aplicação na identificação de parâmetros em biorreatores e transferência radiativa. A identificação se baseia na busca de soluções aproximadas a partir do critério dos mínimos quadrados. Para tal, métodos determinísticos implícitos são analisados e posteriormente utilizados, destacando-se o método de Levenberg-Marquardt. No caso do biorreator anaeróbico, discute-se brevemente a teoria acerca dos processos internos e, a partir da implementação do modelo matemático de Antonelli, considerada a solução exata do problema direto, procede-se com a adição de diferentes níveis de ruídos gaussianos e análise de seus efeitos na reconstrução dos parâmetros do modelo. Iniciando a estimação sempre pelos parâmetros corretos, conhecidos a priori, pode-se perceber que é possível proceder com a estimação destes quando a magnitude do erro é da ordem de 1%. No caso de perturbações maiores nos dados de saída do modelo, contudo, embora não seja possível estimar os parâmetros, a simulação continua confiáveis. No que tange à transferência radiativa, usa-se a solução em forma fechada em relação à variável espacial da equação íntegro-diferencial linear de Boltzmann pelo método das Ordenadas Discretas Analíticas como solução exata do problema direto. Investiga-se a eficiência do método de Levenberg-Marquardt na estimação dos parâmetros de albedo e grau de anisotropia em problemas de transporte de radiação. É possível concluir que bons resultados são obtidos na identificação do parâmetro de albedo, mas que o grau de anisotropia é mais suscetível às perturbações. / In this report, a preliminary study on the application of inverse problems in parameter estimation problems in transport of radiation and anaerobic bioreactors is presented. This estimation is based on the search of approximate solution to the inverse problem by the least squares criterion. Implicit deterministic methods are analyzed and subsequently used, mainly the Levenberg-Marquardt method. The anaerobic bioreactor theory is discussed and the mathematical model of Antonelli is considered the exact solution of the direct problem. After, the e ects of the addition of di erent levels of Gaussian noise on the reconstruction of the model parameters is analysed. Starting the estimation always by the correct parameters, known a priori, it is possible to verify that the correct estimation can be achieved when the magnitude of the error is 1%. In the case of larger errors in the model output data, however, although it is not possible to correctly estimate the parameters, the simulation remains reliable. In the case of transport of neutral particles, the closed solution of the linear integral-di erential Boltzmann equation obtained by the Analytic Discrete Ordinates method is considered as the exact solution of the direct problem. The e ciency of Levenberg-Marquardt method for estimating the albedo and degree of anisotropy is then investigated. It is possible to conclude that good results are obtained for the reconstruction of albedo, even with larger orders of error, but the degree of anisotropy is more susceptible to the perturbations.
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Problemas inversos em identificação de biorreatores e transporte de radiação

Michelon, Michel January 2016 (has links)
Neste trabalho, apresenta-se um estudo preliminar sobre problemas inversos com aplicação na identificação de parâmetros em biorreatores e transferência radiativa. A identificação se baseia na busca de soluções aproximadas a partir do critério dos mínimos quadrados. Para tal, métodos determinísticos implícitos são analisados e posteriormente utilizados, destacando-se o método de Levenberg-Marquardt. No caso do biorreator anaeróbico, discute-se brevemente a teoria acerca dos processos internos e, a partir da implementação do modelo matemático de Antonelli, considerada a solução exata do problema direto, procede-se com a adição de diferentes níveis de ruídos gaussianos e análise de seus efeitos na reconstrução dos parâmetros do modelo. Iniciando a estimação sempre pelos parâmetros corretos, conhecidos a priori, pode-se perceber que é possível proceder com a estimação destes quando a magnitude do erro é da ordem de 1%. No caso de perturbações maiores nos dados de saída do modelo, contudo, embora não seja possível estimar os parâmetros, a simulação continua confiáveis. No que tange à transferência radiativa, usa-se a solução em forma fechada em relação à variável espacial da equação íntegro-diferencial linear de Boltzmann pelo método das Ordenadas Discretas Analíticas como solução exata do problema direto. Investiga-se a eficiência do método de Levenberg-Marquardt na estimação dos parâmetros de albedo e grau de anisotropia em problemas de transporte de radiação. É possível concluir que bons resultados são obtidos na identificação do parâmetro de albedo, mas que o grau de anisotropia é mais suscetível às perturbações. / In this report, a preliminary study on the application of inverse problems in parameter estimation problems in transport of radiation and anaerobic bioreactors is presented. This estimation is based on the search of approximate solution to the inverse problem by the least squares criterion. Implicit deterministic methods are analyzed and subsequently used, mainly the Levenberg-Marquardt method. The anaerobic bioreactor theory is discussed and the mathematical model of Antonelli is considered the exact solution of the direct problem. After, the e ects of the addition of di erent levels of Gaussian noise on the reconstruction of the model parameters is analysed. Starting the estimation always by the correct parameters, known a priori, it is possible to verify that the correct estimation can be achieved when the magnitude of the error is 1%. In the case of larger errors in the model output data, however, although it is not possible to correctly estimate the parameters, the simulation remains reliable. In the case of transport of neutral particles, the closed solution of the linear integral-di erential Boltzmann equation obtained by the Analytic Discrete Ordinates method is considered as the exact solution of the direct problem. The e ciency of Levenberg-Marquardt method for estimating the albedo and degree of anisotropy is then investigated. It is possible to conclude that good results are obtained for the reconstruction of albedo, even with larger orders of error, but the degree of anisotropy is more susceptible to the perturbations.

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