O amido de milho é uma importante fonte de energia para os seres humanos, além de ser um polímero natural utilizado nas indústrias químicas, farmacêuticas e de alimentos. O amido possui grande capacidade de retenção de água e gelatinizam na presença de água e em elevadas temperaturas. Nestas condições, suas propriedades reológicas e mecânicas se modificam e fazem com que seja interessante o uso na fabricação de diversos materiais. Os processos de aglomeração e recobrimento de partículas, em combinação com outros métodos, podem proporcionar o aprimoramento de ingredientes alimentícios em pó, por meio da alteração do tamanho e forma das partículas. Além disso, o processo de aglomeração também permite alterar o índice de compactação, incorporar aditivos às partículas e aplicar películas de revestimento. Assim, este trabalho teve como objetivo realizar o estudo do tamanho e forma de partículas de amido de milho aglomeradas com alginato de sódio, produzidas por meio de formação de gotas a partir de suspensão de amido-alginato de sódio, e posterior gelificação iônica em cloreto de cálcio. Os processos de aglomeração e recobrimento foram estudados por meio dos métodos de gotejamento e método de dispersão em óleo. O método de gotejamento, ou dripping, consistiu no gotejamento da suspensão de amido-alginato em solução de cloreto de cálcio. O método de agitação em líquidos imiscíveis consistiu na gelificação iônica da suspensão sob agitação continua, em que o óleo de soja é a fase contínua e a suspensão de amido-alginato é a fase dispersa. Após a secagem em estufa a 60 °C, as partículas foram caracterizadas pelas análises de tamanho e forma. As alterações na microestrutura dos grânulos e investigação da resistência foram observadas por ensaios de calorimetria diferencial de varredura. As partículas também foram caracterizadas por análises de imagem de tamanho e forma. Os grânulos de amido foram produzidos utilizando-se a partir de suspensões de amido-alginato, e resultaram em frações de amido iguais a (50, 60, 70, 80 e 90)%. O aumento da concentração de amido de milho na suspensão de alginato resultou no aumento da viscosidade e também grânulos secos com maior tamanho. Para o método de dispersão em óleo, o aumento da frequência de agitação de 4 Hz para 11 Hz produziu menores tamanho de gota e, consequentemente, em grânulos secos com menores tamanhos. A aplicação destas técnicas de aglomeração por formação de gotas pode ser uma ferramenta útil para a produção de microcápsulas ou agregação de sistemas particulados contento dois ou mais ingredientes com distribuições de tamanho distintas. / Cornstarch is an important source of energy for humans, as well as being a natural polymer seen in the chemical, pharmaceutical and food industries. Starch has a high retention capacity of water and gelatin in the presence of water and in heat. Under these conditions, its rheological and mechanical properties change and make it interesting to use as a material medium. Agglomeration and particle coating processes, in combination with other methods, can provide the enhancement of powdered food ingredients by altering the size and shape of the particles; agglomeration process can also replace, adopt applications and apply coating films. The aim of this work is to study the size and shape of particles of agglomerated particles with sodium alginate produced by the formation of droplets from the suspension of sodium starch alginate and subsequent ionic gelation in calcium chloride. The agglomeration and recoating processes were studied by means of the drip methods and oil dispersion method. The dripping method consisted of the drip of the starch-alginate suspension in to calcium chloride solution. The method of stirring in immiscible liquids consisted of ionic gelation of the suspension under continuous stirring, wherein the soybean oil is the continuous phase and the starch-alginate suspension is the dispersed phase. After oven drying at 60 ° C, the particles were characterized by size and shape analyzes. Changes in microstructure and resistance of the beads investigation were observed by differential scanning calorimetry assays. Particles were also characterized by size and shape image analyzes. The starch granules were produced using starch-alginate suspensions, and resulted in starch fractions equal to (50, 60, 70, 80 and 90%). Increasing the concentration of corn starch in the alginate suspension resulted in increased viscosity and also larger dried granules. For the oil dispersion method, increasing the stirring frequency from 4 Hz to 11 Hz produced smaller droplet size and consequently smaller dried granules. The application of these agglomeration techniques by droplet formation can be a useful tool for the production of microcapsules or aggregation of particulate systems containing two or more ingredients of different size distribution.

Biocatalysis involves the use of enzymes to perform stereo- and enantio-specific reactions. One of the reactions where biocatalysis is a valuable technology is oxidation of naphthalene to 1-naphthol using Toluene ortho-Monooxygenase (TOM) variant TmoA3 V106A, also known as TOM-Green. Whole-cell biocatalysis in a water-organic solvent biphasic system was used to minimize naphthalene and 1-naphthol toxicity, and to increase substrate loading. Recombinant Escherichia coli TG1 cells expressing TOM-Green were used for biphasic biocatalysis and lauryl acetate gave best results among the solvents tested. On a constant volume basis, 8 - fold improvement in 1-naphthol production was achieved using biphasic systems compared to biotransformation in aqueous medium. The organic phase was optimized by studying the effects of organic phase ratio and naphthalene concentration in the organic phase. The efficiency of biocatalysis was further improved by application of a solvent tolerant strain Pseudomonas putida S12. P. putida S12 is solvent tolerant owing to its two adaptive mechanisms: outer membrane modification and solvent extrusion using solvent resistant pump srpABC. P. putida S12, in addition to its tolerance to various organic solvents, showed better tolerance to naphthalene compared to E. coli TG1 strain expressing TOM-Green. Application of solvent tolerant P. putida S12 further improved 1-naphthol productivity by approximately 42%. Solvent tolerance of P. putida S12 was further analyzed by transferring its tolerance to a solvent sensitive E. coli strain by transfer of solvent resistant pump srpABC genes. Engineered E. coli strain bearing srpABC genes either in low-copy number plasmid or high-copy number plasmid grew in the presence of a saturated toluene concentration. Engineered E. coli strains were also more tolerant to toxic solvents, e. g., decanol and hexane, compared to the control E. coli strain without srpABC genes. The expression of solvent resistant pump genes was confirmed by Reverse Transcriptase PCR analysis. The main drawbacks of biocatalysis for production of chemicals were addressed and approaches to minimize the drawbacks have been presented. The production of 1-naphthol was significantly improved using biocatalysis in liquid-liquid biphasic systems.

O amido de milho é uma importante fonte de energia para os seres humanos, além de ser um polímero natural utilizado nas indústrias químicas, farmacêuticas e de alimentos. O amido possui grande capacidade de retenção de água e gelatinizam na presença de água e em elevadas temperaturas. Nestas condições, suas propriedades reológicas e mecânicas se modificam e fazem com que seja interessante o uso na fabricação de diversos materiais. Os processos de aglomeração e recobrimento de partículas, em combinação com outros métodos, podem proporcionar o aprimoramento de ingredientes alimentícios em pó, por meio da alteração do tamanho e forma das partículas. Além disso, o processo de aglomeração também permite alterar o índice de compactação, incorporar aditivos às partículas e aplicar películas de revestimento. Assim, este trabalho teve como objetivo realizar o estudo do tamanho e forma de partículas de amido de milho aglomeradas com alginato de sódio, produzidas por meio de formação de gotas a partir de suspensão de amido-alginato de sódio, e posterior gelificação iônica em cloreto de cálcio. Os processos de aglomeração e recobrimento foram estudados por meio dos métodos de gotejamento e método de dispersão em óleo. O método de gotejamento, ou dripping, consistiu no gotejamento da suspensão de amido-alginato em solução de cloreto de cálcio. O método de agitação em líquidos imiscíveis consistiu na gelificação iônica da suspensão sob agitação continua, em que o óleo de soja é a fase contínua e a suspensão de amido-alginato é a fase dispersa. Após a secagem em estufa a 60 °C, as partículas foram caracterizadas pelas análises de tamanho e forma. As alterações na microestrutura dos grânulos e investigação da resistência foram observadas por ensaios de calorimetria diferencial de varredura. As partículas também foram caracterizadas por análises de imagem de tamanho e forma. Os grânulos de amido foram produzidos utilizando-se a partir de suspensões de amido-alginato, e resultaram em frações de amido iguais a (50, 60, 70, 80 e 90)%. O aumento da concentração de amido de milho na suspensão de alginato resultou no aumento da viscosidade e também grânulos secos com maior tamanho. Para o método de dispersão em óleo, o aumento da frequência de agitação de 4 Hz para 11 Hz produziu menores tamanho de gota e, consequentemente, em grânulos secos com menores tamanhos. A aplicação destas técnicas de aglomeração por formação de gotas pode ser uma ferramenta útil para a produção de microcápsulas ou agregação de sistemas particulados contento dois ou mais ingredientes com distribuições de tamanho distintas. / Cornstarch is an important source of energy for humans, as well as being a natural polymer seen in the chemical, pharmaceutical and food industries. Starch has a high retention capacity of water and gelatin in the presence of water and in heat. Under these conditions, its rheological and mechanical properties change and make it interesting to use as a material medium. Agglomeration and particle coating processes, in combination with other methods, can provide the enhancement of powdered food ingredients by altering the size and shape of the particles; agglomeration process can also replace, adopt applications and apply coating films. The aim of this work is to study the size and shape of particles of agglomerated particles with sodium alginate produced by the formation of droplets from the suspension of sodium starch alginate and subsequent ionic gelation in calcium chloride. The agglomeration and recoating processes were studied by means of the drip methods and oil dispersion method. The dripping method consisted of the drip of the starch-alginate suspension in to calcium chloride solution. The method of stirring in immiscible liquids consisted of ionic gelation of the suspension under continuous stirring, wherein the soybean oil is the continuous phase and the starch-alginate suspension is the dispersed phase. After oven drying at 60 ° C, the particles were characterized by size and shape analyzes. Changes in microstructure and resistance of the beads investigation were observed by differential scanning calorimetry assays. Particles were also characterized by size and shape image analyzes. The starch granules were produced using starch-alginate suspensions, and resulted in starch fractions equal to (50, 60, 70, 80 and 90%). Increasing the concentration of corn starch in the alginate suspension resulted in increased viscosity and also larger dried granules. For the oil dispersion method, increasing the stirring frequency from 4 Hz to 11 Hz produced smaller droplet size and consequently smaller dried granules. The application of these agglomeration techniques by droplet formation can be a useful tool for the production of microcapsules or aggregation of particulate systems containing two or more ingredients of different size distribution.

O objetivo deste trabalho foi à purificação da toxina alfa produzida por Costridium perfringens tipo A em sistema de duas fases aquosas (SDFA) PEG/fosfato nos modos contínuo e descontínuo. Dois planejamentos fracionários sequenciais foram aplicados para estudar a partição da toxina alfa em SDFA, em função de 4 variáveis: massa molar e concentração do PEG, concentração do fosfato e pH. Os melhores resultados para o fator de purificação, rendimento em atividade e coeficiente de partição foram obtidos com PEG 8000 g/mol (15%, w/w), fosfato 20% (w/w) e pH 8.0. Este sistema permitiu um fator de purificação de 4,6 com rendimento em atividade de 230% e coeficiente de partição de 113,9 na fase PEG. Após isto, novos experimentos foram realizados para aperfeiçoar a purificação da toxina alfa com o emprego de um planejamento experimental completo 22. Nesta pesquisa a concentração do PEG 8000 g/mol e sais de fosfato pH 8,0 foram variados. O coeficiente de partição, fator de purificação e rendimento em atividade foram fortemente influenciados por estas variáveis. Aumentando ambos os fatores estudados, foi observado um aumento nas respostas, com exceção para o fator de purificação. O melhor fator de purificação (5,7) foi obtido com 17,5% e 15% das concentrações de PEG e fosfato, respectivamente. A coluna de discos perfurados rotativos (PRDC) foi usada para extrair toxina alfa a partir do sobrenadante com (PEG) (MM = 8,000 g/mol) e solução de sais de fosfato de sódio e de potássio (pH 8.0). Os resultados obtidos demonstraram que a velocidade de fluxo da fase dispersa (VD) de 3 Ml/min foi a melhor condição para as respostas hold up (ED = 0,8), eficiência de separação (ES = 100 %) e fator de purificação (Pf = 2,37), pois os melhores resultados foram obtidos nesta taxa de fluxo usando uma velocidade de rotação dos discos baixa (35 rpm), enquanto o melhor coeficiente de transferência de massa (KDa = 2,8 x10-3 min-1) foi encontrado na maior velocidade de rotação usada (140 rpm). / The aim this work was purification alpha-toxin (phospholipase C) produced by Costridium perfringens type A by aqueous two-phase systems (ATPS) PEG/phosphate in discontinue and continue mode. Two sequential half-fraction designs were applied to studying the ∝-toxin partition in ATPS, as a function of four factors: PEG molar mass and concentration, phosphate concentration and pH. The highest purification factor, yield and partition coefficient results were obtained with PEG 8000 (15%, w/w), phosphate at 20% (w/w) and pH 8.0. This system allows an ∝-toxin purification of 4.6 fold with final activity yield of 230% and partition coefficient of 113.9 in the PEG rich phase. After this, new experiments were realized for the optimization of ∝-toxin purification with employed of full experimental design. In this research the concentration of PEG 8000 g/mol and phosphate salts pH 8.0 were varied. The partition coefficient (K), purification factor (Pf) and activity yield (Y%) were strongly influenced for these variables. Increasing both factors was observed an increase of these responses, except for P Pf. The higher purification factor (5.7) was obtained with 17.5% and 15% of the PEG and phosphate concentration, respectively. A continuous perforated rotating disc contactor (PRDC) was used for extraction of ∝-toxin from the supernatant of Clostridium perfringens type A cultivations with polyethylene glycol (PEG) (MW = 8,000 g/mol) and dipotassium and sodium phosphate salt solution (pH 8.0). The results obtained demonstrated that VD = 3 L/min was by far the optimum dispersed phase flowrate for all these response variables. Besides, maximum values of ED (0.8), Es (100 %) and Pf (2.37) were obtained at this flowrate using the lowest rotational speed (35 rpm), while optimum KDa (2.8 x 10-3 min-1 ) was achieved at the highest agitation level (140 rpm).

O objetivo deste trabalho foi à purificação da toxina alfa produzida por Costridium perfringens tipo A em sistema de duas fases aquosas (SDFA) PEG/fosfato nos modos contínuo e descontínuo. Dois planejamentos fracionários sequenciais foram aplicados para estudar a partição da toxina alfa em SDFA, em função de 4 variáveis: massa molar e concentração do PEG, concentração do fosfato e pH. Os melhores resultados para o fator de purificação, rendimento em atividade e coeficiente de partição foram obtidos com PEG 8000 g/mol (15%, w/w), fosfato 20% (w/w) e pH 8.0. Este sistema permitiu um fator de purificação de 4,6 com rendimento em atividade de 230% e coeficiente de partição de 113,9 na fase PEG. Após isto, novos experimentos foram realizados para aperfeiçoar a purificação da toxina alfa com o emprego de um planejamento experimental completo 22. Nesta pesquisa a concentração do PEG 8000 g/mol e sais de fosfato pH 8,0 foram variados. O coeficiente de partição, fator de purificação e rendimento em atividade foram fortemente influenciados por estas variáveis. Aumentando ambos os fatores estudados, foi observado um aumento nas respostas, com exceção para o fator de purificação. O melhor fator de purificação (5,7) foi obtido com 17,5% e 15% das concentrações de PEG e fosfato, respectivamente. A coluna de discos perfurados rotativos (PRDC) foi usada para extrair toxina alfa a partir do sobrenadante com (PEG) (MM = 8,000 g/mol) e solução de sais de fosfato de sódio e de potássio (pH 8.0). Os resultados obtidos demonstraram que a velocidade de fluxo da fase dispersa (VD) de 3 Ml/min foi a melhor condição para as respostas hold up (ED = 0,8), eficiência de separação (ES = 100 %) e fator de purificação (Pf = 2,37), pois os melhores resultados foram obtidos nesta taxa de fluxo usando uma velocidade de rotação dos discos baixa (35 rpm), enquanto o melhor coeficiente de transferência de massa (KDa = 2,8 x10-3 min-1) foi encontrado na maior velocidade de rotação usada (140 rpm). / The aim this work was purification alpha-toxin (phospholipase C) produced by Costridium perfringens type A by aqueous two-phase systems (ATPS) PEG/phosphate in discontinue and continue mode. Two sequential half-fraction designs were applied to studying the ∝-toxin partition in ATPS, as a function of four factors: PEG molar mass and concentration, phosphate concentration and pH. The highest purification factor, yield and partition coefficient results were obtained with PEG 8000 (15%, w/w), phosphate at 20% (w/w) and pH 8.0. This system allows an ∝-toxin purification of 4.6 fold with final activity yield of 230% and partition coefficient of 113.9 in the PEG rich phase. After this, new experiments were realized for the optimization of ∝-toxin purification with employed of full experimental design. In this research the concentration of PEG 8000 g/mol and phosphate salts pH 8.0 were varied. The partition coefficient (K), purification factor (Pf) and activity yield (Y%) were strongly influenced for these variables. Increasing both factors was observed an increase of these responses, except for P Pf. The higher purification factor (5.7) was obtained with 17.5% and 15% of the PEG and phosphate concentration, respectively. A continuous perforated rotating disc contactor (PRDC) was used for extraction of ∝-toxin from the supernatant of Clostridium perfringens type A cultivations with polyethylene glycol (PEG) (MW = 8,000 g/mol) and dipotassium and sodium phosphate salt solution (pH 8.0). The results obtained demonstrated that VD = 3 L/min was by far the optimum dispersed phase flowrate for all these response variables. Besides, maximum values of ED (0.8), Es (100 %) and Pf (2.37) were obtained at this flowrate using the lowest rotational speed (35 rpm), while optimum KDa (2.8 x 10-3 min-1 ) was achieved at the highest agitation level (140 rpm).