Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4054.pdf: 5435013 bytes, checksum: d2a1c87224cc185352788d8653ddbac0 (MD5) Previous issue date: 2011-06-29 / In recent years, the demand for hydrogen has increased considerably in Petrobras refineries, due to the installation of fuel hydrotreating units. These units are necessary to meet new quality standards, which are imposed by environmental concerns. Steam reforming is the most common process to produce hydrogen and synthesis gas. The catalyst used in this process has nickel as the active phase, supported in refractory material, such as alpha-alumina. These catalysts are most cost-effective, when compared to others with higher activity. On the other hand, the promotion of them with small amounts of noble metal can provide interesting characteristics, without greatly affecting their final cost. The catalyst at the top of the reformer is easily oxidized, either during unplanned shutdowns, or even during normal operation, if hydrogen is absent. The use of Pt as a promoter has been studied in the literature, and the results show its effect in decreasing the reduction temperature of nickel catalysts. Additionally, the catalysts at the top of the reformer (20-40%) are more prone to coking. The objective of this study is to evaluate how preparation conditions and platinum content affect the Ni/α-Al2O3 catalysts, regarding reduction and oxidation of the catalysts, and also their activity, stability and coke formation. The catalysts were evaluated under conditions which are characteristic of the top region of an industrial reformer. The catalysts were prepared with different contents of platinum, 0.01% and 0.3% wt, at different calcination temperatures after impregnation of nickel and platinum . It was observed that Pt increases the reducibility of catalysts with 10% wt of Pt, calcined at 600 and 800°C, as long as the final catalyst, after Pt impregnation, was calcined at low temperature. At higher temperatures, sintering of Pt takes place, suppressing its effect. An increase of calcination temperature of the NiO/α-Al2O3 catalyst from 600 to 800°C does not cause a considerable decrease of the Pt effect on the reduction. When the NiO/α-Al2O3 catalyst was calcined at 1000°C, the effect of Pt became insignificant. The Pt increases the reducibility of the catalyst even at levels as low as 0.01%wt, although its effect is greater when a higher content is used. This behavior is observed for the reduction, using H2 as well as H2 + H2O (v) or CH4 + H2O (v). The reduction with methane and steam occurs at higher temperature, but faster. In this case, it is assumed that as the Ni° atoms are generated at short distances from each other, diffusion over the support surface is easier, enhancing their nucleation into nickel metal clusters. The presence of Pt also minimizes the formation of species with greater support interaction, even when the final catalyst is subjected to oxidation at high temperatures (900°C). The promotion with 0.3% wt of Pt minimizes coke formation. This behavior is attributed to changes in the surface structure of the catalyst or in the reaction rate of coke formation. Apparently, for the catalyst with 0.01% wt of Pt, this small amount of Pt would be insufficient to cause any structural changes or variation in the rate of coke formation. This behavior was found in tests under conditions that enhance coke formation and also under normal conditions of catalytic evaluation. The catalytic evaluation including a reduction step with H2 and CH4 + H2O (v) and the thermogravimetric analysis for assessment of coke formation,demonstrated that the promotion with platinum leads to a greater activity of the nickel catalyst in the catalytic systems or test conditions where reducing the catalyst and/or the ability to keep it in the reduced state is a determinant factor. / Nas refinarias da Petrobras, a demanda por hidrogênio tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, devido à necessidade de implantação de processos de hidrotratamento de frações de petróleo para atender às novas legislações ambientais. A reforma a vapor é o processo mais usado para produzir hidrogênio e gás de síntese. Os catalisadores usados nesse processo têm níquel como fase ativa e são suportados em material refratário, tal como alfa-alumina. Estes catalisadores possuem melhor relação custo/benefício frente a outros mais ativos. Por outro lado a promoção dos mesmos com pequenas quantidades de metal nobre pode fornecer características interessantes sem afetar consideravelmente o custo final do catalisador. O catalisador do topo do reformador é mais propenso à oxidação, seja em situações de paradas não programadas ou mesmo na condição de operação normal, na ausência de hidrogênio. O uso da Pt como promotor tem sido estudado na literatura e os resultados mostram seu efeito na diminuição da temperatura de redução dos catalisadores a base de níquel. Adicionalmente, os catalisadores da região superior do reformador (entre 20- 40%) são mais suscetíveis ao coqueamento. O objetivo desse trabalho é avaliar como as condições de preparo e o teor de platina afetam os catalisadores de níquel suportados em α-Al2O3, quanto às propriedades de redução, oxidação, atividade, estabilidade e formação de coque. Os catalisadores foram avaliados nas condições de topo de um reformador industrial. Dessa forma, foram preparados catalisadores com diferentes teores de platina, 0,01% e 0,3%p/p e diferentes temperaturas de calcinação após as etapas de impregnação do níquel e da platina. Observou-se que a Pt aumenta a redutibilidade do catalisador com 10%p/p de níquel, calcinado a 600 e 800ºC, desde que o catalisador final, após a impregnação da platina, seja calcinado em baixa temperatura. Em temperaturas maiores, ocorre a sinterização da Pt e a supressão do seu efeito. O aumento da temperatura de calcinação do catalisador NiO/α-Al2O3 de 600 para 800°C não causa uma diminuição considerável do efeito da Pt na redução do Ni. Quando o catalisador NiO/α-Al2O3 é calcinado a 1000°C, o efeito da Pt se torna não significativo. A Pt aumenta a redutibilidade do catalisador mesmo em teores tão baixos como 0,01%p/p, porém seu efeito é maior quando maiores teor são usados na promoção. Esse comportamento é observado para a redução com H2, H2+H2O(v) e CH4+H2O(v). A redução com metano e vapor de água ocorre em maior temperatura, porém mais rapidamente. Propõe-se que isso se deva a proximidade dos átomos de Ni° gerados o que facilitaria a difusão superficial dos mesmos através da superfície do suporte e a sua nucleação em clusters metálicos de níquel. A presença da Pt minimiza a formação de espécies com maior interação com o suporte, mesmo quanto o catalisador final é submetido a oxidação em altas temperaturas(900°C). A promoção com 0,3%p/p de Pt desfavoreceu a formação de coque. Esse comportamento é atribuído a mudanças na estrutura superficial do catalisador ou na velocidade das etapas da reação de formação de coque. Aparentemente, para o catalisador com 0,01%p/p de platina, a pequena quantidade utilizada deste promotor seria insuficiente para ocasionar mudanças estruturais no mesmo ou alterar a taxa de reação. Esse comportamento foi encontrado tanto nos testes em condições que favorecem a formação de coque, quanto nas avaliações catalíticas em condições normais. Conforme demonstrado pela avaliação catalítica com etapa de redução com H2 e CH4 +H2O(v) e pelos testes de formação de coque no analisador termogravimétrico, a promoção com a platina propiciará maior atividade para o catalisador de níquel nos sistemas ou condições de teste em que reduzir o catalisador e/ou mantê-lo no estado reduzido seja um fator determinante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1539.pdf: 2372215 bytes, checksum: f41ebdbbb8bebd481fc0db6869e5d14b (MD5) Previous issue date: 2006-03-02 / Universidade Federal de Sao Carlos / Brazil is a rich country in biodiversity holding a great variety of plants, being one of the main constituents - oil that has been searched by the industries, especially, pharmaceutic, food and cosmetic. Among the plants with these characteristics is the well -noted ginger, that has been used in treatments, from stomach to rheumatism problems, in culinary as condiments and also in perfumery. Depending on the importance and application of the essential oil, in literature, some types of extractors are found, being able to be cited the distillers of the types Clevenger, soxhlet and the one that uses supercritical CO2. Analyzing these extractors it was verified that these present advantages and disadvantages that motivated this work, that has as objective to develop, project, construct and operate an equipment that allows the extraction of the essential oils, using the principle of dragging through vapor and that makes it possible the manipulation of the variable pressure and temperature. The developed and constructed equipment is composed by a boiler, a chamber of extraction with three trays and a distiller, operating itself in the following conditions: pressure in boiler 1.2 kgf/cm² the 3,6 kgf/cm²; pressure in the chamber of extraction - 0,4 kgf/cm² the 3,6 kgf/cm²; temperature: 75°C 140°C; average outflow of distilled in 0,831l/h and a average outflow of water in the distiller of 125 l/h, trays - one, two and three and mass of ginger - 200g, 400g, 600g and 1200g. Optimum result gotten in this extractor was using three trays and mass of 400g of ginger, extracting a mass of 0,965g of oil, what it corresponds to a 1,7% text. In the comparison between these results and the gotten ones for the Clevenger, the extracted oil text was 2,77 and 1.70%, respectively, showing that the projected and constructed equipment extracted 63% more than the oil, in the same conditions and with 3 hours to less of operation. / O Brasil é um país rico em biodiversidade, detendo uma grande variedade de plantas, sendo que um dos principais constituintes o óleo, tem sido bastante procurado pelas indústrias, principalmente as farmacêuticas, alimentícias e de cosméticos. Dentre as plantas com estas características destacam-se o gengibre, que tem sido usado em tratamentos, desde problemas estomacais até reumatismo, na culinária como condimento e também em perfumaria. Dependendo da importância e aplicação do óleo essencial, na literatura encontram-se diversos tipos de extratores podendo ser citados os destiladores do tipo Clevenger, o do tipo soxhlet e o que utiliza o CO2 supercrítico. Analisando-se estes extratores, verificou-se que estes apresentam vantagens e desvantagens, o que motivou este trabalho, que tem por objetivo desenvolver, projetar, construir e operar um equipamento, que permita extrair óleos essenciais, usando o princípio do arraste por vapor e, que possibilite a manipulação das variáveis pressão e temperatura. O equipamento desenvolvido e construído é composto por uma caldeira, uma câmara de extração com três bandejas e um destilador, operando-se nas seguintes condições: pressão na caldeira 1,2 kgf/cm² a 3,6 kgf/cm²; pressão na câmara de extração - 0,4 kgf/cm² a 3,6 kgf/cm²; temperatura: 75°C a 140°C; vazão média de destilado em 0,831 l/h, vazão média de água no destilador de 125 l/h, bandejas uma, duas e três e massa de gengibre 200g, 400g, 600g e 1200g. O melhor resultado neste extrator foi obtido utilizando-se três bandejas e massa de 400g de gengibre, extraindo uma massa de 0,965g de óleo, o que corresponde a um teor de 1,7%. Na comparação entre estes resultados e os obtidos pelo Clevenger, o teor de óleo extraído foi 2,77 e 1,70%, respectivamente, mostrando que o equipamento projetado e construído extraiu 63% a mais de óleo, nas mesmas condições e com 3 horas a menos de operação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1627.pdf: 3327435 bytes, checksum: 613297b43469ea57fe164818924a7c83 (MD5) Previous issue date: 2007-08-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The total oxidation of the methane is an important environmental and industrial reaction, mainly because it is extensively used in energy production and in the control of gases emission to the atmosphere. With catalysts, the methane combustion is available at lower temperatures, thus decreasing the emission of NOx, a gas of green house harmful to human health. Perovskite-type oxides of the series La1-xSrxMnO3 (x = 0, 0,3 e 0,5) supported on γ-Al2O3 and ZrO2 were prepared and characterized for application in methane oxidation. The samples were prepared by co-precipitation and depositionprecipitation methods, using aqueous solutions of metals nitrates and urea as precipitant agent. Each catalysts were calcined in two steps: first at 600 ºC for 5 hours and later in one of these conditions: 700 ºC/10 h, 800 ºC/10 h or 900 ºC/10 h. Chemical analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Specific Surface Area (BET), Temperature Programmed Reduction (TPR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were applied to characterize the samples. The XRD spectra showed that the crystalline structures of the unsupported La1-xSrxMnO3 perovskite were best defined with the increase of the calcination temperature. On the other hand, in the supported samples the complete visualization of the XRD spectra was difficult, being the perovskite structure just confirmed by the presence of its more intense peak. As La3+ and Sr2+ do not reduce at the experimental conditions applied in this work, all the peaks showed in TPR analysis corresponding to reduction of the species Mnn+. The influence of the calcination temperature can also be observed in the variation of the specific surface area of the catalysts. The catalytic essays showed that the compounds are actives at relatively low temperature. The supported catalysts presented higher activity than the unsupported ones and the calcined at lower temperature showed more satisfactory catalytic activities. The substitution of La by Sr increased significantly the catalytic activity of the studied systems / A oxidação total do metano é uma importante reação e é estudada principalmente por dois motivos. Primeiro, por ser utilizada na produção de energia, e segundo, pelo controle na emissão de gases desta reação para a atmosfera. O uso de catalisadores para a combustão do metano resulta em temperaturas de trabalho menores, diminuindo assim a emissão de NOx, que é um poluente ambiental. Óxidos tipo perovskita da série La1-xSrxMnO3 (com x = 0, 0,3 e 0,5) suportados em γ-Al2O3 e ZrO2, foram preparados e caracterizados para aplicação na reação de oxidação do metano. As amostras foram preparadas pelos métodos de coprecipitação e deposição-precipitação, utilizando os nitratos dos metais como sais de partida e uréia como agente precipitante. Cada catalisador foi calcinado em duas etapas: primeiro a 600ºC por 5 h e depois em três condições de calcinação diferentes: 700ºC/10h, 800ºC/10h e 900ºC/10h. As amostras foram caracterizadas por Análise Química, Difração de Raios-X (DRX), Medidas de Área Superficial (BET), Redução a Temperatura Programada (TPR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Nas análises de DRX, as perovskitas La1-xSrxMnO3 não-suportadas apresentaram picos correspondentes ao composto desejado, sendo a estrutura cristalina melhor definida com o aumento da temperatura de calcinação. Já as amostras suportadas, tanto em alumina quanto em zircônia, apresentaram dificuldade de visualização da fase desejada, sendo apenas confirmadas pela presença do pico principal correspondentes à perovskita. As análises de TPR mostraram reduções correspondentes às espécies Mnn+, já que La3+ e Sr2+ não apresentam reduções nas condições estabelecidas. A influência da temperatura de calcinação pode também ser observada na variação da área superficial específica dos catalisadores. Os ensaios catalíticos mostraram que os compostos são ativos em temperaturas relativamente baixas. Os catalisadores suportados mostraram-se mais ativos sendo que as amostras calcinadas em menor temperatura apresentaram desempenho catalítico mais satisfatório. A substituição de lantânio por estrôncio foi positiva, pois a presença do Sr aumentou significativamente a atividade catalítica dos sistemas estudados

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1840.pdf: 1970265 bytes, checksum: ae9bed54142c9c77ce1a8d8aef109806 (MD5) Previous issue date: 2008-04-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work copper, nickel and copper/nickel supported in zinc oxide catalysts were prepared, characterized and tested in the steam reforming of ethanol to produce hydrogen. The support and the supported catalysts were prepared by precipitation and impregnation methods, respectively, using aqueous solution of copper and nickel nitrates. The supported catalysts were prepared by varying the nickel and copper loading to obtain 15% weight of metals in the final solid. After prepared and calcined, the solids were characterized by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), X-Ray Diffraction (XRD), Nitrogen Adsorption by B.E.T. method, and Temperature Programmed of Reduction with H2 (TPR-H2). The results indicated that the preparation method and the treatment conditions were appropriated to achieve the designed catalytic samples. The catalytic tests were carried out in a range of temperature of 300 to 650oC and water:ethanol molar feed ratio of 3:1 and 6:1. It was verified that the ethanol conversions were higher then 80% in all range of temperature for all catalysts, including the support, independently of water:ethanol molar feed ratio. Other parallel reactions were observed, rather than steam reforming of ethanol, at different conditions of operation, like dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde and hydrogen, decarbonylation of acetaldehyde to CH4 and CO, decomposition of ethanol to CH4, CO and H2, water-gas shift and methane reforming at high temperatures. It was also observed that the best combination between metal loading and process parameters to produce hydrogen from steam reforming of ethanol was in the temperature range of 450 to 550oC, 6:1 molar water:etanol feed ratio and bimetallic catalysts with the composition Cu7,5Ni7,5ZnO. / Neste trabalho foram preparados e caracterizados catalisadores de cobre, níquel e cobre/níquel suportados em óxido de zinco, com o objetivo de avaliá-los no processo de reforma a vapor do etanol para produção de hidrogênio. O suporte e os catalisadores suportados foram preparados, respectivamente, por precipitação descontínua e impregnação, a partir de seus respectivos nitratos. Os catalisadores suportados foram preparados para que houvesse variação nos teores de cobre e de níquel mantendo, contudo, a carga total de metais em 15% em massa. Após preparados e calcinados, os sólidos foram caracterizados pelas técnicas de Análise Química por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Induzido (ICP-OES), Difração de Raios X (DRX), Adsorção de Nitrogênio (método B.E.T.) e Redução a Temperatura Programada com H2 (TPR-H2). Os resultados indicaram que o método de preparação e as condições de tratamento das amostras foram adequados para obtenção dos compostos desejados. Os testes catalíticos foram realizados variando-se a temperatura de 300 a 650ºC e a razão molar água:etanol na alimentação em 3:1 e 6:1. Foi verificado que as conversões do etanol a produtos foram superiores a 80% em todo intervalo de temperaturas, independente da razão molar água:etanol, sobre todos os catalisadores, inclusive sobre o suporte. Sob as diferentes condições operacionais, as seletividades a produtos mostraram que a cada intervalo de temperaturas podem ocorrer diferentes reações em paralelo com a reforma a vapor do etanol. Os catalisadores aqui citados favoreceram, além da reforma a vapor do etanol, as reações de desidrogenação do etanol a acetaldeído e a hidrogênio, decarbonização do acetaldeído a CH4 e a CO, decomposição do etanol a CH4, CO e a H2, reação deslocamento gás-água e reforma do metano a altas temperaturas. Observou-se, também, que o melhor arranjo entre o teor metálico e as variáveis de processo (temperatura e razão de reagentes na alimentação), para produzir hidrogênio via reforma do etanol, é a que combina temperaturas entre 450 e 550ºC, razões molares água:etanol 6:1 e composição do catalisador bimetálico igual a Cu7,5Ni7,5ZnO.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2238.pdf: 2195036 bytes, checksum: 24016f830d2199e2b7ce80a59677423d (MD5) Previous issue date: 2008-08-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / The separation of biotechnological products is an area of great economic importance once it represents the majority of the cost of this product. On industrial production of penicillin G (penG), the separation of the antibiotic has been made by extraction on organic solvent. However the decrease on the use of these solvents has become imperative in many chemical processes, caused mainly by environmental issues, which has motivating the pharmaceutical company PRODOTTI S/A, penG producer, on the research of new and less environmental aggressive ways to obtain this substance. Adsorption is one of the methods of concentration/purification most used by the chemical industry and it is based on the attraction exercised over the product (liquid phase) by a solid phase. The project sponsored by UFSCar/Prodotti/FINEP in progress has as one of its aims the study of the technical availability of substitution of extraction of penG by solvents for extraction by adsorption in hydrophobic resins. The penG, which is a weak acid, has therefore a favorable adsorption in low pH values. Nevertheless, penG can degrade itself under such conditions of pH, being required, in this way, adequate conditions for the operation. Therefore, the objective of this assignment was evaluate the influence of pH and temperature on the efficiency on adsorption of penG by hydrophobic resins, seeking conditions for maximum efficiency that do not result in degradation. Initially, it was necessary to develop the methodology that could allowed that analysis of a huge amount of penG samples in culture medium, which means that the penG could be analyzed in the presence of other nutrients and also could be distinguished between the intact and the degradated form. Some methods such as CLAE, iodometric and bioassay were analyzed and the conclusion was the CLAE method was necessary and also was able to quantify the penG s degradation rate. This features allowed the studies of penG s stability when exposed to different value pH and temperatures, the maximum half-life that it was stable in each condition and the time of growth, which means that it was possible to determine the time that the variation in the medium s concentration that did not affect the quantification of penG. Nevertheless, the CLAE method is very expensive to be applied to a large number of samples originated from culture medium. With this in mind, a new methodology was developed based on the complete hydrolysis of penG catalyzed by the penicillin G acilase, and this reaction proved to be precise and reproducible, reasons for being chosen in the later steps of this study. The efficiency of adsorption of penG was evaluated in the resins XAD-4, XAD-7, XAD-761 and activated carbon, and the XAD-4 resin has shown to be the most efficient with little increment of efficiency at pH 4.0 (44%) when compared to pH 6.0 (36%). Therefore, the XAD-4 resin was studied for parameters such as adsorption kinetics and the isotherms of adsorption were determined in different value of pH and temperatures. The Langmuir s isotherm had the best fit into the data collected in all the conditions, with maximum value of qmax = 595.06±51.54 mg penG/g resin, at pH 4 and 4°C. In order to analyze the adsorptions in value of pH lower than 4.0 without the occurrence of penG s degradation that usually occurs at high concentrations of this molecule and at value of pH lower than 4.0, two strategies referring to the adsorption conditions were studied. For the first one, the fermentative broth s pH is adjusted and right after this same broth is maintained in contact with the adsorbent. For the second method, the adsorbent was add to the fermentative broth at a pH of 7.0 and with the adsorption process the pH was reduced until reach the complete adsorption of the penG. The last process showed a better efficiency of adsorption of 0.77g penG/g resin and productivity of 0.31 g penG/g resin/hour at pH 4.0, meanwhile the direct adsorption at pH 4.0 had an efficiency of 0.548g penG/g resin (0.548 g penG/g resin/hour). The second strategy with the gradient is better since it increases the efficiency and decreases the productivity of the process. The results showed that the ideal situation would be to work with pH values even lower than 4, but elevated concentrations of penG will lead to the degradation of the antibiotic in this pH range. The desorption of penG was studied using a technique of experimental planning and analysis such as pH, temperature and composition of mixture water/ethanol. The results showed that to obtain a maximum desorption, the process must be effectuated at 8°C and utilizes as eluent a mixture of 82.5% ethanol and 17.5% water on a pH of 6.2. / A separação de produto biotecnológico é uma área de grande importância econômica, pois representa parcela predominante no custo do produto. Na produção industrial de penicilina G (penG), a separação do antibiótico vem sendo feita por extração em solvente orgânico. Contudo, a diminuição no uso desses solventes vem se tornando imperativa em muitos processos químicos, devido a questões ambientais, o que vem motivando a empresa farmacêutica PRODOTTI S/A, produtora de penG, a buscar rotas menos agressivas ao ambiente. Adsorção é uma das operações de concentração/purificação mais utilizadas na indústria química e é baseada na atração exercida sobre o produto (fase líquida) por uma fase sólida. Projeto conjunto UFSCar/Prodotti/FINEP, em andamento, visa estudar, entre outros objetivos, a viabilidade técnica da substituição da extração com solvente pela adsorção de penG em resinas hidrofóbicas. Sendo um ácido fraco, a adsorção de penG é favorecida em baixos valores de pH. Entretanto, a penG pode se degradar nesses valores de pH, sendo necessário, portanto, se buscar condições adequadas de operação. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do pH e da temperatura na eficiência de adsorção da penG em resinas hidrofóbicas, buscando condições de máxima eficiência mas que não acarretem sua degradação. Foi necessário inicialmente desenvolver metodologia de análise que permitisse quantificação de grande número de amostras de penG no meio de cultivo, ou seja, na presença de outros nutrientes, bem como discriminasse entre a forma preservada e a degradada. Foram comparados os métodos de CLAE, iodométrico e bioensaio, concluindo-se que CLAE era preciso e quantificava também a degradação, o que permitiu realizar estudos de estabilidade de penG a diferentes valores de pH e temperaturas. Esse método permitiu determinar o tempo máximo em que o antibiótico não degradava em cada condição, bem como o tempo de cultivo e, portanto, que a variação nas concentrações presentes no meio não afetavam a quantificação de penG. Contudo, CLAE é um método caro para estudo envolvendo grande número de amostras provenientes de caldo de cultivo. Desenvolveu-se assim nova metodologia baseada na hidrólise completa da penicilina G, catalisada por penicilina G acilase, que se mostrou precisa, reprodutível e foi por isso utilizada nas etapas seguintes deste trabalho. Avaliou-se a seguir a eficiência de adsorção de pen G das resinas XAD-4, XAD-7, XAD-761 e carvão ativado, verificando-se que XAD-4 era a mais eficiente, com pequena aumento de eficiência a pH 4,0 (44%) quando comparada com pH 6,0 (36%). Para a resina selecionada, XAD-4, foi então investigada as cinéticas de adsorção e determinadas as isotermas de equilíbrio a diferentes valores de pH e temperaturas. A isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados experimentais em todas as condições, obtendo-se máximo valor de qmax de 595,06±51,54 mg penG/g resina, a pH 4 e 4 °C. Visando estudar a adsorção a valores de pH menores que 4,0 e evitar a degradação de penG que ocorre quando presente a altas concentrações e valores de pH abaixo de 4,0, estudaram-se duas estratégias de adsorção. Na primeira, o pH do caldo de cultivo foi ajustado e em seguida este foi mantido em contato com o adsorvente. Na segunda estratégia, o adsorvente foi adicionado ao caldo de cultivo a pH 7 e ao longo da adsorção este pH foi reduzido até ser atingida completa adsorção de penG. O processo com gradiente e adição gradativa de resina mostrou eficiência de adsorção de 0,77g penG/g resina e produtividade de 0,31 g penG/g resina/hora, a pH 4,0, enquanto que adsorção direta a pH 4,0 levou a 0,548g penG/g resina (0,548 g penG/g resina/hora). A estratégia em gradiente, pois, aumenta a eficiência e diminui a produtividade do processo. Os resultados mostraram que o ideal seria trabalhar diretamente a valores de pH ainda menores que 4, mas concentrações elevadas de pen G levam à degradação do antibiótico nessa faixa de pH. A dessorção de penG foi estudada utilizando a técnica de planejamento experimental e investigou-se as variáveis pH, temperatura e composição de mistura água/etanol. Os resultados mostraram que para se obter uma máxima dessorção, o processo deve ser realizado a 8oC e utilizar como eluente uma mistura de 82,5 % etanol e 17,5 % água em pH 6,2.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2440.pdf: 14624753 bytes, checksum: af0c80d74d9862e05a0c1a43d7e80bda (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / With the industrial expansion and the increase of vehicles assembled daily, there was an increase in the use of natural gas as combustible. Beyond the cheaper the level of emission of pollutants by burning natural gas as fuel it is lower than all the fuels used until today. The increasing consumption of natural gas and the severity of the legislation in respect to the environment caused a greater search for knowledge of the behavior of various filter media that could be used in high pressure filtration. In face of this situation, it was projected and developed an equipment capable to support high pressures during the filtration of gases. During the tests, some changes in this project were needed, with the objective of obtaining the most suitable configuration for the accomplishment of the experiments. To verify the operation of this equipment there was a preliminary investigation, not only of cellulose filter media, that sufficiently are used in this type of filtration but also, the polyester treated and metallic, which could be reused to avoid the accumulation of residues with its discard. The tests were conducted with pressures ranging from 98 to 900 KPa and fair flow from 0.00028 to 0.0019 m3 / s , to determine the coefficient of permeability. To verify the formation of filter cake and efficiency of the filter media, it was made tests from 500 KPa and 0.0016 m3 / s using phosphate rock as particulate material. At the end of this study, it was verified that the permeability coefficients darciana and non-darciana ( 1 k and 2 k ) increased with increasing pressure of the system. The curves of pressure versus velocity showed linear behavior, showing that the viscous forces was predominant in relation to the inertial forces. The cellulose filter media, when subjected to pressure of 5 bar, showed the greatest loss, lower efficiency and lower permeability. The filter media made of polyester and metal showed loss of load and efficiency quite similar, but the fabric has a permeability a slightly smaller than the metallic one. Three filter media showed similar fractional efficiency for collecting particles larger than 15 μm (~ 90%), but for particles smaller than 0.5 μm, the cellulose filter media, was shown to be less efficient than the other studies in this project, because of its high back pressure and lower permeability. This shows that despite the cellulosic filter has a relatively cheaper cost for the filtration of gas, this gives a performance below the metalic filter media polyester treated and the last two the most suitable for filtration at high pressure. It was chosen the filter media of cellulose paper, which was showed the lowest performance for the assays with pressure variaty. It was submitted to pressures of 1, 3 and 7 bar. When analyzing the fractional efficiency, we find out that the higher the pressure, the smaller the efficiency of the filter media. / Com a expansão industrial e o aumento de veículos montados diariamente, houve um aumento crescente na utilização do gás natural como combustível. Além de mais barato o nível de emissão de poluentes com a queima do gás natural como combustível é mais baixo que todos os combustíveis utilizados até hoje. O crescente aumento do consumo do gás natural e a rigorosidade da legislação em relação ao meio ambiente ocasionaram uma maior procura pelo conhecimento do comportamento dos diversos meios filtrantes que pudessem ser utilizados na filtração a alta pressão. Diante desta situação, foi projetado e desenvolvido um equipamento capaz de suportar altas pressões durante a filtração de gases. Ao longo dos ensaios, foram necessárias algumas alterações neste projeto, com o objetivo de se obter a configuração mais adequada para a realização dos experimentos. Para verificar o funcionamento deste equipamento realizou-se uma investigação preliminar, não só dos meios filtrante de celulose, que são bastante utilizados neste tipo de filtração, mas também, de poliéster tratado e metálico, que pudessem ser reutilizados evitando o acúmulo de resíduos com seu descarte. Os ensaios foram realizados com pressões relativas manométricas variando de 98 a 900 KPa e vazões de ar de 0,00028 a 0,0019 m3/s, para determinação do coeficiente de permeabilidade. Para verificar a formação de torta filtrante e a eficiência dos meios filtrantes, realizou-se ensaios a 500 KPa e 0,0016 m3/s utilizando rocha fosfática como material particulado. Ao final do estudo, verificou-se que os coeficientes de permeabilidade darciana e não-darciana (k1 e k2) aumentaram com a elevação da pressão do sistema. As curvas de pressão versus velocidade apresentaram comportamento linear, mostrando que as forças viscosas foram predominantes em relação às forças inerciais. O meio filtrante de celulose, quando submetido à pressão de 500 KPa, apresentou a maior perda de carga, menor eficiência e menor permeabilidade. Os meios filtrantes de poliéster tratado e metálico apresentaram perda de carga e eficiência bastante similares, porém o tecido mostrou uma permeabilidade um pouco menor que do metálico. Os três meios filtrantes apresentaram eficiência fracionária semelhantes para coleta de partículas maiores que 15 μm (aproximadamente 90%), porém para partículas menores que 0,5 μm, o meio filtrante de celulose, mostrou ser menos eficiente que os outros meios estudados neste projeto, devido a sua alta perda de carga e menor permeabilidade. Isto mostra que apesar do filtro celulósico ter um custo relativamente mais barato para a filtração de gás natural, este apresenta um desempenho inferior aos meios filtrantes metálicos e de poliéster tratado, sendo os dois últimos os mais indicados para a filtração em alta pressão. Foi escolhido o meio filtrante em papel celulose, pois é o que apresentou o desempenho mais baixo para ensaio com variação de pressão. Foi submetido a pressões de 1, 3 e 7 bar. Ao analisar a eficiência fracionária, percebe-se que quanto maior a pressão, menor é a eficiência do meio filtrante.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3000.pdf: 1478639 bytes, checksum: e967c96cc81e890a3ec05af0de14f852 (MD5) Previous issue date: 2010-03-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / Carrot is a root plant of the same name, Daucus carota L.. This vegetable has a high consumption and its use as an ingredient in the formulation of industrial products has increased in recent years. The main appeal of the carrot is its high content of β-carotene. During harvest the carrots have 80 to 90% humidity and this high moisture content makes it a product with a short shelf life. Drying is an alternative to increase the shelf life of carrot. In addition, a drying operation is required to prepare the plant to participate in various formulations of industrial products. The study of carrot drying has been performed in several dryers and the quality of the product related to different processes. Drying in a microwave dryer has stood out in the drying of food, as its heating mode is different from conventional drying by hot air. Microwave drying can improve the quality of the final product. The purpose of this study is to analyze the drying of carrots in a microwave dryer, to evaluate the quality of the final product and to check whether the combination of vacuum drying will lead to an increase in the quality of the dried carrots. The monitoring of the kinetics of microwave drying and microwave vacuum drying was conducted and the relationship between the kinetics and process conditions, such as the carrot shape and the power used, was investigated. The influence of such processes in the characteristics of the final product was evaluated by determining the apparent density, real density, porosity, shrinkage, total β- carotene and rehydration. Also the desorption isotherms of carrots were determined at temperatures of 40°C and 50°C. The data of drying kinetics and desorption isotherms were fitted to models suggested in the literature in order to describe these processes. The results showed that the drying rate of carrot in a microwave dryer was affected by the carrot shape. The content of β-carotene was reduced with the increase of power applied. The microwave drying in vacuum produced carrots with higher porosity and lower shrinkage, but this characteristic was not reflected in the ability of rehydration, which was independent of the drying process. Of the models fitted to the experimental results, the Page model gave the best fit to the kinetics of drying and Peleg model gave the best fit to the kinetics of rehydration of carrots dried in a microwave dryer and a microwave drying in vacuum. / Cenoura é a raiz da planta de mesmo nome, Daucus carota L.. Este vegetal apresenta elevado consumo in natura e a sua utilização como ingrediente na formulação de produtos industrializados tem se elevado nos últimos anos. O principal atrativo da cenoura é o seu alto teor de β-caroteno. No momento da colheita a cenoura tem entre 80 e 90% de umidade e este alto teor de umidade a torna um produto com pequena vida de prateleira. Para aumentar a vida de prateleira da cenoura, a secagem é uma alternativa; além de ser necessária para preparar este vegetal para participar de diversas formulações em produtos indutrializados. O estudo da secagem de cenoura tem sido realizado em diversos secadores e a qualidade do produto obtido relacionada aos diferentes processos. A secagem em secador de microondas tem se destacado na secagem de alimentos, pois o seu modo de aquecimento é diferente da secagem convecional por ar quente, o que pode melhorar a qualidade do produto final obtido. Este estudo, então, tem como objetivo a análise da secagem de cenoura em microondas e também a avaliação da qualidade final do produto obtido e a verificação se a associação de vácuo a este modo de secagem gera aumento na qualidade da cenoura seca. Para tanto o acompanhamento da cinética de secagem em microondas e em microondas a vácuo foi realizado, bem como a relação entre esta cinética e as condições do processo, como a forma de corte e a potência utilizada. A influência do processo na qualidade do produto final foi avaliada através da determinação da densidade aparente, densidade real, porosidade, encolhimento, teor de β-caroteno e características de reidratação. Foram determinadas as isotermas de dessorção da cenoura às temperaturas de 40°C e 50°C. Os dados de cinética de secagem e das isotermas de dessorção foram ajustados a modelos sugeridos na literatura a fim de se descrever estes processos. Os resultados obtidos mostraram que a velocidade de secagem de cenoura em microondas foi influenciada pela forma de corte da amostra. Além disso, a associação ao vácuo resulta em um menor encolhimento e produto final mais poroso, porém estas características não foram garantia de melhor capacidade de reidratação. A degradação do β-caroteno aumentou com o aumento da potência utilizada. Dentre os modelos utilizados, o modelo de Page foi o que melhor descreveu a cinética de secagem e o modelo de Peleg foi o que melhor descreveu a cinética de reidratação de cenouras submetidas aos dois modos de secagem, microondas e microondas a vácuo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3014.pdf: 3135918 bytes, checksum: 19c2e0c6b20c1fea8f136f0fa0c581e9 (MD5) Previous issue date: 2010-03-09 / Universidade Federal de Sao Carlos / The phenomena of fructose crystal nucleation and growth in different media, and its water and ethanol/water solubility curves, which were the base of this process, were studied through the fructose crystallization process. The main objective of this work was to study the process of fructose crystallization in solution by partially changing the solvent in attempt to perform a more efficient crystallization. This change was studied by adding ethanol as a fructose anti-solvent and miscible in the solution with the intention of reducing solute solubility. The addition of a second compound to the medium generated the conditions to the fructose effective crystallization. Information that make it possible to improve the control of crystalline product final properties, such as crystal size distribution (CSD) and crystal habit, were obtained from the completion of the present study. The combined method of cooling with anti-solvent addition successfully provided fructose crystallization. The best condition observed in this work was the trial where 66.2 g of fructose were used in 10 g of water and 60 g of added ethanol, because once a lower amount of ethanol was applied, the crystallization occurred in lesser induction time and the yield of 96,8%. / Através do processo de cristalização da frutose, foram estudados os fenômenos de nucleação e crescimento dos cristais em diferentes meios, bem como as curvas de solubilidade em água e etanol/água, que serviram de base para esse processo. O objetivo principal deste trabalho foi estudar o processo de cristalização da frutose em solução, através da mudança parcial do solvente, visando realizar essa cristalização de modo eficiente. Essa mudança foi estudada através da adição de etanol como anti-solvente da frutose e miscível na solução, com o intuito de reduzir a solubilidade do soluto. A adição de um segundo composto ao meio criou condições para a efetiva cristalização da frutose. Com a realização deste estudo, foram obtidas informações que possibilitaram melhorar o controle das propriedades finais do produto cristalino, tais como distribuição dos tamanhos dos cristais (DTC) e hábito cristalino. O método combinado de resfriamento com adição de anti-solvente viabilizou a cristalização da frutose com sucesso. A melhor condição observada neste trabalho foi o ensaio onde foram utilizados 66,2g de frutose em 10g de água e adicionado 60g de etanol, pois foi utilizada uma menor quantidade de etanol, a cristalização ocorreu com um menor tempo de indução e com rendimento de 96,8%.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4104.pdf: 938417 bytes, checksum: f87f536b54f416c63c1365c7f3974549 (MD5) Previous issue date: 2011-12-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / The use of sucrose for the production of industrial inputs with higher added value has a great industrial interest, especially glucose and fructose which present many advantages over sucrose in industrial processes. Gluconic acid and its derived salts can be mentioned as second generation products also having wide industrial applicability. This study aimed to perform a preliminary evaluation of the enzymatic process for simultaneous production of gluconic acid and, consequently, its derived salts and a high-fructose syrup from sucrose inverted using glucose oxidase (GOD) enzyme in a concentric draft tube airlift bioreactor with 2.0 working volume. For this propose, the volumetric oxygen transfer coefficient (kLa), obtained under different aeration conditions using solutions with different inverted sucrose concentrations, was firstly evaluated. The results led to a correlation to estimate kLa during the oxidation of glucose to gluconic acid in an airlift bioreactor as a function of air flow rate and medium viscosity. Experimental trials were carried out in batch at 35 °C and pH 5.5 in order to produce gluconic acid with different initial glucose concentrations (20 and 40 g.L-1) in the presence or absence of fructose, and with two different enzyme concentrations. The consumption of glucose and dissolved oxygen was monitored throughout the trials. The kinetic parameters for the process (Vmax, KS and KO) were obtained by fitting of the kinetic model to the experimental values. The results showed that the presence of fructose did not significantly affect the affinity of GOD for glucose due to the small variation of KS, as well as it did not alter Vmax values for equal concentrations of KO showed that, although the dissolved O2 concentration was small compared to that of glucose in the medium, the oxygen was not the limiting factor of the process. The results, even though preliminary, demonstrate the viability of developing a simultaneous production process for gluconic acid and highfructose syrup from inverted sucrose. / A utilizacao da sacarose para a producao de insumos de maior valor agregado e de grande interesse industrial, destacando-se a glicose e a frutose com inumeras vantagens frente a propria sacarose em processos industriais. Como produtos de segunda geracao, pode-se citar o acido gluconico e seus sais derivados, tendo os mesmos tambem grande aplicabilidade industrial. O presente trabalho teve por objetivo a avaliacao preliminar do processo enzimatico de producao simultanea de acido gluconico e, por consequencia, seus sais derivados e um xarope de frutose, a partir da sacarose invertida utilizando glicose oxidase (GOD) em biorreator airlift de cilindros concentricos com 2,0 L de volume util. Para tal, foi inicialmente avaliada a transferencia de oxigenio a partir de valores do coeficiente volumetrico de transferencia de oxigenio (kLa), obtidos sob diferentes condicoes de aeracao e utilizando solucoes com diferentes concentracoes de sacarose invertida. Os resultados obtidos levaram a uma correlacao para estimar kLa durante o processo de oxidacao da glicose a acido gluconico em biorreator airlift em funcao da vazao de alimentacao de ar e da viscosidade do meio. Na sequencia foram realizados ensaios em batelada a 35oC e pH 5,5 visando a producao de acido gluconico em sistemas com diferentes concentracoes de glicose (20 e 40 g.L-1), na presenca ou nao de frutose, e com duas diferentes concentracoes de enzima. O consumo de glicose e a concentracao de oxigenio dissolvido foram acompanhados ao longo dos ensaios. Parametros cineticos referentes ao processo (Vmax, KS e KO) foram obtidos por ajuste de modelo cinetico aos valores experimentais. Os resultados obtidos mostraram que a presenca da frutose nao influenciou significativamente a afinidade da GOD pela glicose dada a pequena variacao de KS, como tambem nao alterou Vmax em concentracoes iguais de glicose nas condicoes avaliadas. A analise dos valores obtidos de KO mostrou que, apesar de a concentracao de O2 ser pequena em relacao a de glicose no meio, o oxigenio nao foi o fator limitante do processo. Os resultados, ainda que de forma preliminar, evidenciam a viabilidade de desenvolvimento de uma tecnologia de producao para a obtencao simultanea de acido gluconico e xarope de frutose a partir da sacarose invertida.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4313.pdf: 1249753 bytes, checksum: f45dafc4337039a88d249c20453dd713 (MD5) Previous issue date: 2012-04-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / Flax (Linum usitatissimum L.) is a plant whose seeds have a high nutritional value due to the presence of polyunsaturated fats and dietary fiber. In terms of health benefits and versatility, flaxseed provides good control of LDL and glycaemic blood levels. In addition, flaxseeds are rich in antioxidants, which prevent degenerative diseases, such as cancer. Flaxseed has featured recently in consequence of the search of foods with functional properties. Although the Brazilian market for flaxseed is growing, it is still dependent on importing, but the potential for the growth of the national production exists, which is a motivation for the research of drying techniques, in such a way that the flaxseed properties between the harvest and the consumption are kept. In order to modeling the drying, some physical properties (amongst which the thermal conductivity, thermal capacity, grain and bulk density and effective mass diffusivity) are required for the use of conservation laws. Generally the relationship of these properties and the moisture of the grains are obtained through rehydration by directly adding water to the grains. However, this procedure does not guarantee the uniformity of the sample. The aim of this study was the proposal of a new methodology to obtain the relation between some physical properties and the moisture of the grains, based on the equilibrium moisture content procedure. Another aim of this study is the analysis of the drying focusing the comprehension of the transport phenomena involved. The equipment used for the drying experiments was a dryer which can be operated either as a batch or a continuous dryer, in fixed or fluidized bed. The influence of drying parameters (air temperature, static bed height and air flow rate) over drying kinetics was analyzed. Results show that the new methodology is potentially applicable to grains and other hygroscopic material. Drying results evidenced that the thin layer thickness for flaxseed at 50°C is between 3 and 5 cm, whereas for higher temperatures (65°C and 80°C), the thickness is equal or above 5 cm. Simple kinetic models (Lewis, Page, Overhults, diffusive) were fit to drying experimental data and the Overhults model was chosen as the most appropriate one to represent the grains moisture as a function of drying time for all the analyzed experimental conditions. / A linhaça (Linum usitatissimum L.) é uma planta cujos grãos apresentam alto valor nutricional, devido à presença de gordura poliinsaturada e fibras alimentares, que a tornam um alimento versátil, auxiliando no controle dos índices de LDL e glicemia do sangue, além de ser rica em antioxidantes. É um alimento que, devido à atual procura por alimentos com propriedades funcionais, tem se destacado. Apesar da crescente demanda no mercado brasileiro pelo grão, o Brasil ainda é um grande dependente do mercado externo, mas apresenta potencial para que a produção nacional se expanda, o que é um grande motivador para a pesquisa de técnicas de secagem, de modo a conservar suas propriedades no ínterim entre a colheita e o consumo. Para a modelagem da operação de secagem com base em leis de conservação, é necessário determinar algumas propriedades físicas dos grãos (dentre as quais se destacam a condutividade térmica, o calor específico, a densidade dos grãos e do leito e a difusividade mássica efetiva). Normalmente, a obtenção da relação entre estes parâmetros e a umidade dos grãos é feita através da reidratação por adição direta de água, porém esta forma não garante a uniformidade da amostra. Sendo assim, objetivou-se à proposição de uma nova metodologia para se obter a relação entre algumas propriedades físicas dos grãos com a umidade, baseada no procedimento de obtenção de isotermas de equilíbrio. Objetivou-se também a análise da secagem visando a compreensão dos fenômenos de transporte envolvidos. O equipamento utilizado para a secagem foi um secador que opera em batelada ou com alimentação contínua de grãos, em leito fixo ou fluidizado. Foi feita a análise da influência das condições de secagem (temperatura, altura de leito estático e vazão de ar) sobre a cinética de secagem. Resultados mostram a potencialidade da nova metodologia para caracterização de grãos e de outros materiais higroscópicos. Quanto à secagem, determinou-se que a espessura de camada delgada para a linhaça a 50°C está compreendida entre 3 e 5 cm, sendo que, para temperaturas superiores a 65°C, a espessura de camada delgada é igual ou superior a 5 cm. Ajustaram-se modelos cinéticos simples (Lewis, Page, Overhults e difusivo) aos dados experimentais de secagem e verificou-se que o modelo de Overhults como o mais apropriado para representar a relação da umidade dos grãos em função do tempo para todas as condições experimentais analisadas.