The use of biodiesel as a fuel has showed a high potential all over the world. In spite of the possible environmental benefits of the vegetable oil use to conversion into biodiesel as a substitute for the diesel, barrels in the economic and ethic points of view, as soil and water use in competition with food cultures and to other technical purposes, motivated the search of alternative raw material for biodiesel production. Among the studied alternatives, the reutilization of residual animal and vegetable oils and fats from food frying processes has shown to be attractive, because the consumption of fried and pre fried food has increased in the last years, causing rise in production of OGRF´s ( Fried Residual Fats and Oils). In this work transesterification reactions of vegetables oils and fats used in frying processes was studied for biodiesel production with immobilized lipases. The samples of OGRF´s were collected in commercial establishments in Maceió city. These samples were characterized concerning its acidity index, iodine index, cinematic viscosity, specific mass, fat acid composition. A study on temperature in which the lipase (Novozym 435) presents better enzymatic activity, in the range between 40-60ºC, was carried out. The alcoholysis reaction was catalyzed by immobilized commercial lipase Novozym 435, the experiments were done according to an factorial experimental design 24-1 where the variables study were: temperature (40-60°C), reaction time (24-72h), enzyme concentration (5-10%) and oil-ethanol rate (1:3-1:9). The determination of yield in ethyl esters (biodiesel) was accomplished by gas chromatography. Among these results, the higher yield was obtained in higher conditions of temperature, enzyme concentration, reaction time and oil: ethanol rate. / A utilização de biodiesel como combustível tem apresentado um potencial promissor no mundo inteiro. Apesar dos possíveis benefícios ambientais no emprego de óleos vegetais para conversão em biodiesel como substituto ao diesel, barreiras do ponto de vista econômico e ético, como concorrência do uso do solo e água com culturas alimentares e para outros fins técnicos, motivaram a busca de matérias-primas alternativas para produção deste biocombustível. Dentre as alternativas estudadas, a reutilização de óleos e gorduras vegetais e animais residuais de processos de fritura de alimentos tem se mostrado atraente, pois o consumo de alimentos fritos e pré-fritos tem aumentado nos últimos anos, provocando um aumento na produção de OGRF’s (Óleos e Gorduras Residuais de Fritura). Neste trabalho estudaram-se reações de alcoólise de óleos e gorduras comestíveis usados em frituras para produção de biodiesel catalisada por lipase imobilizada. As amostras de OGRF’s foram coletadas em estabelecimentos comerciais da cidade de Maceió. Estas amostras foram então caracterizadas quanto aos índices de acidez e de iodo, viscosidade cinemática, massa específica e composições em ácidos graxos. Um estudo para se determinar a temperatura em que a enzima (Novozym 435) apresenta melhor atividade, na faixa compreendida entre 40-60°C, foi realizado. A reação de alcoólise foi catalisada pela lipase comercial imobilizada Novozym 435. Os experimentos foram realizados de acordo com um planejamento experimental fatorial fracionário 24-1 onde as variáveis estudadas foram temperatura (40-60°C), tempo de reação (24-72h), concentração de enzimas (5-10%) e razão óleo:etanol (1:3-1:9). A determinação do rendimento em ésteres etílicos (biodiesel) foi realizada por cromatografia gasosa. Dentre os resultados, o maior rendimento (87,3%) foi obtido nas condições de maiores temperatura, concentração enzimas, tempo reacional e razão óleo:etanol.

The concern about fossil fuel reserves depletion, pollution due to extensive use of conventional fuels and stricter standards for emission are the forces that drive research on alternative fuels. Amongst these are the biodiesel in which the use of vegetable oils has become an attractive to replace diesel from petroleum because of its physico-chemical characteristics and no toxic emissions. This work aimed to study the effect of diferente variables on conversion of peanut oil to biodiesel; determine the influence of temperature and pH in the purification process in order to optimize the amount of water used and study the thermodynamic equilibrium of the system biodiesel-glycerine-alcohol (decreasing the production of effluents). The process of production and purification of peanut biodiesel obtained by transesterification was studied. In this reaction was used sodium hydroxide (NaOH) as a basic catalyst, anhydrous ethanol and peanut crude oil (non-degummed) in a pilot production unit. In the purification process was used sulphuric acid diluted in distilled water and drying agent (magnesium sulphate). A 22 factorial design was performed to determine the influence of chemical variables on the amount of water required for thepurification. The variables for the production process were: temperature (30o, 70oC), stirring speed (150 rpm, 350 rpm), molar ratio oil/alcohol (1:4 and 1:10), amount of catalyst (0,5% and 1,5%) and reaction time (0,5 h, 2 h). For the purification process the variables analysed were: temperature (30o and 70oC) and pH (2 and 5). For the study of the system´s thermodynamic equilibrium was used purified biodiesel, jacketed glass reactor with circulating water, titration with biodiesel and glycerine. The evaluation parameter for the production process is the conversion to biodiesel determined by gaseous chromatography and for the purification process were the amount of water utilized and the determination of the influence of the temperature on the system´s thermodynamic equilibrium. The conversion to biodiesel varied between total saponification to a conversion of 87%. In the purification was observed that the effect of the pH variable could be ignored and the effect of the temperature and the interaction of the temperature and pH can be considered. The thermodynamic equilibrium of the system biodiesel/glycerine/alcohol and the tie lines did not have its behaviour influenced by the different temperatures, not influencing the miscibility of the mixture. / A preocupação com o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis, a poluição devido ao grande uso de combustíveis convencionais e as normas rigorosas em relação às emissões são as forças que impulsionam as pesquisas com combustíveis alternativos. Dentre estes, temos o biodiesel no qual o uso de óleos vegetais tem se tornado uma alternativa atrativa em substituição ao diesel do petróleo devido às suas características físico-químicas e emissões não tóxicas. Esse trabalho teve como objetivos estudar o efeito de diferentes variáveis na conversão do óleo de amendoim a biodiesel; determinar a influência da temperatura e do pH no processo de purificação, a fim de otimizar a quantidade de água utilizada e, estudar o equilíbrio termodinâmico do sistema biodiesel-glicerina-álcool (diminuindo a produção de efluentes). Foi estudado o processo de produção e purificação do biodiesel de amendoim, obtido através da reação de transesterificação. Nessa reação foi utilizado hidróxido de sódio (NaOH) como catalisador básico, etanol anidro e óleo de amendoim bruto (não-degomado) em uma unidade piloto de produção. No processo de purificação foi utilizado ácido sulfúrico diluído em água destilada e agente dessecante (sulfato de magnésio). Um planejamento fatorial 2² foi realizado a fim de se determinar a influência das variáveis químicas na quantidade de água requerida para a purificação. As variáveis para o processo de produção foram: temperatura (30° e 70°C), velocidade de agitação (150 rpm e 350 rpm), razão molar óleo/álcool (1:4 e 1:10), quantidade de catalisador em massa (0,5% e 1,5%) e tempo de reação (0,5 h e 2 h). Para o processo de purificação foram analisadas as variáveis: temperatura (30° e 70°C) e pH (2 e 5). Para o estudo do equilíbrio termodinâmico foi utilizado o biodiesel purificado, reator de vidro com camisa de circulação de água, titulação com glicerina e biodiesel. O parâmetro de avaliação para a produção é o rendimento em biodiesel determinado por cromatografia gasosa e para o processo de purificação, a quantidade de água utilizada e a determinação da influência da temperatura no equilíbrio termodinâmico do sistema. A conversão a biodiesel variou de total saponificação até uma conversão de 87%. Na purificação, foi observado que o efeito da variável pH pode ser desprezado e o efeito da temperatura e da interação dessas duas variáveis pode ser considerado. O equilíbrio termodinâmico do sistema biodiesel/glicerina/álcool e suas tie lines não sofreram influência de comportamento nas diferentes temperaturas estudadas, não influenciando na miscibilidade da mistura.

This study aims to evaluate thermoelectric energy potential in Alagoas’s and Brazil’s sugaralcohol sector by using biomass gasification technology integrated with natural gas, taking into account the current energy scenario and its tendency. The indiscriminate use of fossil energy caused serious effects in the environment; the global warming is one of consequences. Otherwise, it is a matter of fact that the energy demand will still be growing in the next years and that economic factors will continue to be decisive in the choice of energy resources. The types of energy resource which can support the energetic demand in a more efficient, economic, sustainable way, surely, will be options applied more often. The use of sugar-cane biomass energy is an option to electric energy generation, which is already employed in sugar-alcohol sector, nonetheless, it still has a large potential to be explored. The technologies employed in this sector are able to generate 26 kWh/tc (kilo watt-hour per sugar-cane crushed) on average, however, these technologies are considered inefficient when compared to sugar-cane biomass gasification technology, which are able to generate more than 300 kWh/tc. Nevertheless this technology is not commercial available. In this study, it will be explained the electric energy generation principles of biomass gasification and verified that the use of this technology together with natural gas can provide technical and economic advantages, which can accelerate the viability of the commercial use of this technology. / Este trabalho tem como objetivo quantificar o potencial de geração de energia termelétrica no setor sucroenergético alagoano e brasileiro através da tecnologia de gaseificação da biomassa integrada ao gás natural, levando em consideração o cenário energético atual e suas tendências. O uso indiscriminado da energia de origem fóssil trouxe consigo severos efeitos ao meio ambiente, tendo como uma das conseqüências o aquecimento global. Por outro lado, é fato que a demanda energética continuará a crescer nos próximos anos e que fatores econômicos continuarão a ser decisivos na escolha das fontes de energia. Nesse sentido, alternativas energéticas que possam atender a demanda de energia de forma mais eficiente, econômica e sustentável, certamente, serão opções aplicadas com maior intensidade. O aproveitamento da energia da biomassa da cana-de-açúcar é uma alternativa para geração de energia elétrica já empregada no setor sucroalcooleiro, entretanto, ainda possui um vasto potencial a ser explorado. As tecnologias empregadas nesse setor são capazes de gerar em média 26 kWh por tonelada de cana (tc), sendo estas ineficientes quando comparadas a tecnologia de gaseificação da biomassa da cana-de-açúcar que pode produzir 300 kWh/tc. Entretanto, esta tecnologia ainda não é comercialmente utilizada. No presente trabalho serão abordados os princípios de geração de energia elétrica através da gaseificação da biomassa e verificado que o uso desta tecnologia integrada ao gás natural implica em vantagens técnicas e econômicas que podem acelerar a viabilidade do uso comercial desta tecnologia.

The use of oil seeds as a source for biodiesel production constitutes an important raw material, and the encouragement of their production contributes to the agricultural development of the country. In this sense, there was a liquid-liquid equilibrium study of ternary systems: ethyl-glicerina- biodiesel ethanol and methyl-glycerin-methanol biodiesel to 313 K and 323 K. The miscibility limits or bimodal curve for these systems were obtained by the method determining the turbidity point. Data for the construction of mooring lines were determined by preparing mixtures of known concentrations of the three components in the two-phase forming region. These blends, after stirring were maintained at rest until the total separation of the phases, and then it was expected that the equilibrium was reached. After the samples of both phases were collected and analyzed on a balance of drying, where the alcohol was determined percentage of the glycerin rich phase, and the alcohol percentage in rich phase biodiesel. The other two biodiesel components and glycerin were determined using the equation found by the points of the binodal curve raffinate side, which is the phase rich in glycerine, and side extract, which is rich phase biodiesel, and thus created the lines bollard which called tie lines. This study evaluated the behavior of the bimodal curve via ethylic route and methyl at temperatures of 313 K and 323 K, and the study of phase equilibrium for biodiesel system sesame-glycerine-alcohol oil. The results showed that the effect of temperature is not influenced to the solubility of the systems studied, and the curves of the systems were well characterized, and the binodal curves sesame oil biodiesel system + ethanol + glycerin showed similarity to each other, however, there was a variation in the immiscibility region in relation to biodiesel system sesame oil + glycerine + methanol, making it smaller, an increase in the solubility between components. The model used UNIQUAC provided a good representation of experimental data, showing a standard of 1.47% and 0.90% deviations for biodiesel systems sesame oil + glycerine + ethanol and 0.49% and 0.21% for systems biodiesel sesame oil + glycerine + methanol, and there was also slight variation in solubility temperature variation. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O uso de sementes oleaginosas como fonte para produção de biodiesel constitui-se em uma importante matéria prima, e o incentivo da sua produção contribui para o desenvolvimento agrário do país. Nesse sentido, foi realizado um estudo de equilíbrio líquido-líquido dos sistemas ternários: biodiesel etílico-glicerina- etanol e biodiesel metílico-glicerina-metanol a 313 K e 323 K. Os limites de miscibilidade ou curva binodal para estes sistemas foram obtidos pelo método da determinação do ponto de turbidez. Os dados para a construção das linhas de amarração foram determinados pela preparação de misturas de concentrações conhecidas dos três componentes na região de formação de duas fases. Estas misturas, após agitação, foram mantidas em repouso até a total separação das fases, e em seguida, esperou-se que o equilíbrio fosse atingido. Após, as amostras de ambas as fases, foram coletadas e analisadas em uma balança de secagem, onde foi determinado o percentual de álcool presente na fase rica em glicerina, e o percentual de álcool presente na fase rica em biodiesel. Os outros dois componentes biodiesel e glicerina, foram determinados através da equação encontrada pelos pontos da curva binodal do lado rafinado, que é a fase rica em glicerina, e do lado extrato, que é a fase rica em biodiesel, e assim criadas a linhas de amarração as quais chamamos de tie lines. Neste trabalho foi avaliado o comportamento da curva binodal via rota etílica e metílica nas temperaturas de 313 K e 323 K , e o estudo de equilíbrio de fases para o sistema biodiesel do óleo de gergelim-glicerina-álcool. Os resultados obtidos apresentaram que o efeito da temperatura não influenciou para a solubilidade dos sistemas estudados, e que as curvas dos sistemas ficaram bem caracterizadas, sendo que, as curvas binodais do sistema biodiesel do óleo de gergelim + etanol + glicerina apresentou semelhança entre si, porem, houve uma variação na região de imiscibilidade em relação ao sistema biodiesel do óleo de gergelim + metanol + glicerina, tornando-a menor, apresentando um aumento na solubilidade entre os componentes. O modelo utilizado UNIQUAC forneceu uma boa representação dos dados experimentais, apresentando desvios padrão de 1,47% e 0,90% para os sistemas biodiesel do óleo de gergelim + etanol + glicerina e 0,49% e 0,21% para os sistemas biodiesel do óleo de gergelim + metanol + glicerina, assim como também houve pequena variação de solubilidade na variação da temperatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4974.pdf: 3642452 bytes, checksum: 9983d14f77babcbd0c76cb3ef274c7c6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / Mo, NiMo or NiMoP HDS catalysts were supported on Al2O3, Al2O3-TiO2 or TiO2. These supports were synthesized via sol-gel and in the case o TiO2 it was used a commercial sample. The active phases were introduced by impregnation. Supports and catalysts in the oxide form were characterized by X-ray diffraction (XRD), diffuse reflectance UV-Vis spectroscopy (DRSUV-Vis), thermogravimetric analyses (TG), temperature-programmed reduction with H2 (TPR-H2), N2 adsorption/desorption, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence (XRF), temperature-programmed desorption of NH3 (TPD-NH3), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and evaluated at 300°C in the HDS of thiophene, used as a model molecule. Alumina presented a high specific surface area and meso/macroprous characteristics, allowing a high dispersion of the active phases, as was evidenced by XRD and DRSUV-VIS data. A HRTEM image of a NiMo/Al2O3 catalyst showed the presence of crystalline MoS2 whose activity was substantially promoted by the presence of Ni. The NiMo catalysts were active in the HDS of thiophene, however, the activity was enhanced significantly by the incorporation of P. This result corroborates the positive influence of P in the preparation of HDS catalysts. It was suggested that P must participate as promoter in the formation of the NiMoS phase during the sulfidation process of the Ni and Mo oxides. The supported NiMoP catalysts prepared in this work were more active than a commercial NiMoP/ Al2O3 catalyst, with this result validating the preparation procedures used here. The titania addition in the alumina framework led to NiMo catalysts possessing lower activity. That behavior was attributed to the formation of Ni and Mo sulfides without interaction diminishing the generation NiMoS phase, which is highly active in the HDS of sulfured organic compounds. / Catalisadores para hidrodessulfurização (HDS) contendo Mo, NiMo ou NiMo e o aditivo fósforo (P), foram suportados sobre Al2O3, Al2O3-TiO2 ou TiO2. A alumina e a alumina-titânia foram sintetizadas via sol-gel e, no caso da titânia pura, utilizada uma amostra comercial. A introdução dos sais precursores da fase ativa foi realizada via impregnação. Suportes e catalisadores na forma de óxidos foram caracterizados através de difração de raios X (DRX), espectroscopia por refletância difusa no ultravioleta visível (DRSUV-VIS), termogravimetria (TG), redução com hidrogênio à temperatura programada (RTP-H2), adsorção/dessorção de N2, espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX), fluorescência de raios X (FRX), dessorção de amônia a temperatura programada (TPD-NH3), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) e avaliados a 300⁰C na HDS do tiofeno. A alumina apresentou uma alta área superficial específica e características meso/macroporosa, possibilitando alta dispersão das fases ativas, conforme evidenciado por DRX e dados de DRSUV-VIS. A imagem de HRTEM do catalisador NiMo/Al2O3 mostrou a presença de MoS2 cuja atividade foi promovida substancialmente pela presença de Ni. Os catalisadores NiMo sobre os suportes utilizados foram ativos no HDS do tiofeno, entretanto, essa atividade foi melhorada pela incorporação de P. Esse resultado ratifica a influência positiva da utilização desse aditivo na preparação de catalisadores de HDS. O fósforo deve atuar como um promotor na formação de espécies NiMoS durante o processo de sulfetação dos óxidos de Mo e Ni. Os catalisadores NiMoP preparados neste trabalho apresentaram atividade específica superior à de um catalisador NiMoP/Al2O3 comercial, o que valida os procedimentos de preparação utilizados no trabalho. A adição de titânia na alumina durante a síntese sol-gel conduziu a catalisadores com menor atividade. Esse resultado foi atribuído à formação de sulfetos de Ni e Mo não interativos, com a consequente diminuição da formação da fase NiMoS de alta atividade no HDS de compostos organo-sulfurados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5105.pdf: 3429143 bytes, checksum: ab90868a63759d60a704a41048e64e32 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / In order to minimize the effects caused by the development of Brazil, such as the suppression of riparian forest, one has searched for tree species that have the characteristics needed for the recovery of degraded areas. Given this, studies focus on higher plants of encapsulated wild fruits, especially the Mabea fistulifera Mart. Considering that M. fistulifera reproduces through embryonic units that need to be treated, this study aimed to evaluate the drying of wild fruits with explosive dehiscence and the coating "in natura" seed with gel mixture via coating pan, as well as evaluating the tolerance of embryos related to the immediate effects of the processes. Thus, the experimental procedure consisted of the collection of capsular fruits and extraction of seeds of fruit by drying so were analyzed drying methods via radiation, natural convection, forced convection and coating pan. It was considered for the drying methods analysis the opening fruit speed and seed vigor. Thus, all processes allowed physiological recovery of embryos, but the extraction method via pan promoted the highest opening speed of the fruits. Once performed the extraction, the seeds were separated from the inert material obtaining pure batches of seeds. There were also characterizations of size, shape and specific mass obtaining the results (0,78±0,05) cm, (0,67±0,04) cm and (0,59±0,04) cm for Dmax, Dmédio and Dmim, respectively, form factor (0,75±0,01), specific mass of (1,20±0,01) g/cm³ and apparent mass of (0,82±0,01) g/cm³. Analyzes were also made for chemical seed yielding (82,93±0,11)% of dry matter (19,03±0,78)% crude protein, (1,18±0,11) g/kg calcium (0,65±0,03) g/kg magnesium (0,58±0,04) g/kg phosphorus (13,45±0,33) g/kg potassium (0,70±0,03) g/kg of sulfur. The process of coating seeds, through reaction between sodium alginate gel and calcium chloride salt at different angles of inclination and rotation speed of the coating pan, was also analyzed. Thus, it was found that to achieve the coating of the particles it was necessary to prepare the particle surface by chemical scarification, in order to increase the surface roughness of the seed, followed by rehydration with saturated calcium chloride. This way, it was found that the angle of 25° and speed of 25 rpm generate the greatest quantity of mass adhered on seeds. In addition, tests were performed to verify the efficiency of the coating process, and with the lowest angle set in experimental design was found higher values of efficiency. In tests of particle growth was evaluated that the process time was approximately 8 seconds. Finally, the analysis and processing of data obtained through statistical techniques and equations from literature were performed. In this way, the results contributed to improvements in drying processes of wild fruits and the coating of seeds of the pioneer species M. fistulífera. / A fim de minimizar os efeitos causados pelo desenvolvimento do Brasil, tal como, a supressão da Mata Ciliar, buscam-se espécies arbóreas que tenham as características necessárias para a recuperação de áreas degradadas. Diante disto, estudam-se plantas superiores de frutos encapsulados silvestres, das quais se destaca a Mabea fistulífera Mart.. Tendo em vista que a M. fistulífera se reproduz através de unidades embrionárias que precisam ser tratadas, este estudo teve como objetivo avaliar a secagem de frutos silvestres com deiscência explosiva para extração das sementes e do recobrimento das sementes com mistura gel via drageadora, bem como a avaliação da tolerância dos embriões em relação aos efeitos imediatos dos processos. Assim, o procedimento experimental consistiu na coleta dos frutos capsulares e extração das sementes através da secagem dos frutos, de modo que foram analisados os métodos de secagem via radiação solar, convecção natural, convecção forçada e via secagem em drageadora. Considerou-se para a análise dos métodos de secagem a velocidade de abertura dos frutos e qualidade fisiológica das sementes. Assim sendo, verificou-se que todos os métodos permitiram a recomposição fisiológica dos embriões, porém a secagem via drageadora ocorreu com menor tempo de processo em relação às demais técnicas. Uma vez realizada a extração das sementes, estas foram separadas dos materiais inertes obtendo-se lotes puros de sementes. Realizaram-se também as caracterizações de tamanho, forma e massa específica obtendo-se os resultados de (0,78±0,05) cm, (0,67±0,04) cm e (0,59±0,04) cm para os Dmáx, Dmédio e Dmim, respectivamente, fator de forma de (0,075±0,01), massa específica real de (1,20±0,01) g/cm³ e massa específica aparente de (0,82±0,01) g/cm³. Foram feitas também análises para caracterização química das sementes obtendo-se (82,93±0,11)% de matéria seca, (19,03±,078)% de proteína bruta, (1,18±0,11) g/kg de cálcio, (0,65±0,03) g/kg de magnésio, (0,58±0,04) g/kg de fósforo, (13,45±0,33) g/kg de potássio e (0,70±0,03) g/kg de enxofre. Analisou-se também o processo de recobrimento das sementes via reação entre o gel alginato de sódio e o sal cloreto de cálcio em diferentes ângulos de inclinação e velocidade de rotação da panela rotatória (drageadeira). Verificouse que para realizar o recobrimento das partículas foi necessário preparar a superfície das partículas através de escarificação química, visando ao aumento na rugosidade da superfície das sementes, e posterior reumidificação com solução saturada de cloreto de cálcio. Desta forma, constatou-se que o ângulo de 25° e a velocidade de 25 rpm possibilitaram maior quantidade de massa aderida sobre as sementes. Além disto, realizaram-se testes a fim de verificar a eficiência do processo de recobrimento, sendo que nos níveis mais baixos do planejamento experimental verificaram-se os maiores valores de eficiência. Nos testes de crescimento das partículas avaliou-se o tempo de processo que foi aproximadamente de 8 segundos. Por fim, foi realizada a análise e o tratamento dos dados obtidos, mediante técnicas estatísticas e equações advindas da literatura. Desta forma, com os resultados obtidos colaborou-se para avanços nos processos de secagem dos frutos silvestres e no recobrimento das sementes da espécie pioneira M. fistulífera.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5139.pdf: 12746336 bytes, checksum: 29fb732e5229386de121842edce9b72b (MD5) Previous issue date: 2013-04-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / The presence of particles after the reverse air pulse cleaning process inside the filter medium ensures the increase in pressure drop of the subsequent cycle. The performance of the filter medium after several filtration cycles and cleaning cycles with reverse air pulse is not clearly known. For this purpose, the main objective of this work was to investigate the performance of the filter medium with reverse air pulse cleaning through the study of cleaning efficiency and by observing the regeneration of filter media. The satisfactory performance of the experimental unit was observed in the preliminary trials during filtration and cleaning by reverse air pulse having polypropylene and acrylic as filter media and phosphate concentrate as particulate matter. It was found that the increase in the number of filtration and cleaning cycles had an influence on the behavior of the filter media, when the filtration velocity was kept at 4 cm/s, the pressure drop at 200 Pa and with pulse time of 200 ms. It was observed that, even with the heterogeneity of filter media, particles were trapped on the surface of the fabric and the number of particles retained increased with the increase in the number of cycles. When comparing the filter media submitted to two hundred filtration and cleaning cycles, it was found that the polypropylene filter presented greater permeability, greater specific resistance and cake porosity, greater amount of mass retained after cleaning and greater cleaning efficiency than the acrylic filter using the same operational parameters. However, the performance was satisfactory for both filter media which, despite their differences, showed to be adequate for the operations of filtration and reverse air pulse cleaning. / A presença de partículas após a limpeza por pulso de ar reverso no interior do meio filtrante garante o aumento da queda de pressão do ciclo subsequente. O desempenho do meio filtrante após vários ciclos de filtração e limpeza por pulso de ar reverso, não é claramente conhecido. Para tal finalidade, teve-se como objetivo principal a investigação do desempenho do meio filtrante com limpeza por pulso de ar reverso, através do estudo da eficiência de limpeza e da observação da regeneração dos meios filtrantes. A satisfatória performance da unidade experimental foi observada nos ensaios preliminares durante a filtração e limpeza por pulso de ar reverso, utilizando como meio filtrante o polipropileno e o acrílico, e como material particulado o concentrado fosfático. Verificou-se a influência do acréscimo do número de ciclos de filtração e limpeza no comportamento dos meios filtrantes, mantendo-se a velocidade de filtração de 4 cm/s, a queda de pressão de 200 Pa e o tempo de pulso de 200 ms. Observou-se, mesmo com a heterogeneidade dos meios filtrantes, que houveram partículas retidas na superfície do tecido, que aumentaram com o acréscimo do número de ciclos. Constatou-se, ao comparar os meios filtrantes submetidos a duzentos ciclos de filtração e limpeza, que o filtro de polipropileno apresentou maior permeação, maior resistência específica e porosidade da torta, maior quantidade de massa retida após a limpeza e maior eficiência de limpeza, comparada ao filtro de acrílico utilizando os mesmos parâmetros operacionais. No entanto, o desempenho foi satisfatório para ambos os meios filtrantes, que apesar de suas diferenciações, mostraram-se adequados em operações de filtração e limpeza por pulso de ar reverso.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5172.pdf: 4441518 bytes, checksum: 17886d05d502204a3da9edca7448c0e9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the study of the sucrose crystallization process, the nucleation phenomena and crystalline growth have been evaluated, when the systems were submitted to different solvent and operational conditions. The main objective of the present work was to study the sucrose crystallization process in solution through the partial change of the solvent. This change occurs through studied with the ethanol addition of a second solvent, a compound that reduces the solute solubility, but that is miscible in the first one. The addition of a second solvent generates a high degree of supersaturation, and promotes the formation of crystalline nuclei of smaller size to be used as seeds in industrial processes. Another objective was to study the flowability properties of particle size by determining the Hausner ratio and repose angle that allows relate some variable results obtained by the crystallization of sucrose. With the obtained results, it would be possible to improve the control of the finally properties of the crystalline product, such as crystal size distribution (CSD), crystalline habit, crystalline fluid inclusions and the formation of crystalline polymorphs. / No estudo do processo de cristalização da sacarose foram avaliados os fenômenos de nucleação e crescimento cristalino, quando o sistema foi submetido a um segundo solvente e a diferentes condições operacionais. O objetivo central do presente trabalho foi estudar o processo de cristalização da sacarose em solução, através da mudança parcial de solvente. Essa mudança foi estudada com a adição de etanol como segundo solvente, composto que reduz a solubilidade do soluto, sendo, no entanto, miscível no primeiro. A adição de um segundo solvente gera um alto grau de supersaturação, que diminui a solubilidade do soluto em solução e promove a formação de núcleos cristalinos de menor tamanho para serem utilizados como sementes em processos industriais. Outro objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades de escoamento granulométrico mediante a determinação do índice de Hausner e ângulo de repouso que permita relacionar alguma variável obtida pelo resultado da cristalização de sacarose. Com a realização do estudo proposto, foram obtidas informações que possibilitaram melhorar o controle das propriedades finais do produto cristalino, tais como a distribuição de tamanho dos cristais (DTC), hábito cristalino, inclusões fluidas cristalinas entre outras.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5338.pdf: 2812584 bytes, checksum: c4ea2f65f591bec0e6ad7105c6ec591e (MD5) Previous issue date: 2013-06-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, it was studied the simultaneous isomerization and fermentation of xylose to ethanol (SIF) using xylose isomerase (XI) and S. cerevisiae co-immobilized in calcium alginate gel. XI was immobilized on chitosan gel activated with glutaraldehyde (IXI-Ch). The influence of the concentration of enzyme/yeast in the reactor, the pH, temperature and yeast strain on yield and selectivity in ethanol was studied. The concentrations of enzyme and yeast in the reactor were varied by changing the mass of IXI-Ch and yeast per gram of alginate solution, maintaining fixed the ratios of biocatalyst weight: volume of medium in the reactor (1:1). The SIFs were carried out in batch with xylose (65g.L-1), antibiotics and other salts. The first experiment, with 16% Itaiquara® yeast and 5% enzyme biocatalyst (% wenzyme or yeast/wbiocatalyst) showed that pH drop occurred during the test, preventing full conversion of xylose, due to reduced enzyme activity. calcium carbonate (0.5-1.0%) was then included in the biocatalyst, which maintained the pH between 5,2 to 5,6, allowing complete conversion of the sugar at all concentrations tested (%Yeast -Enzyme in biocatalyst): 5-20, 17-5, and 10 yeast (Itaiquara ®) with 5, 10 and 20-. The maximum ethanol productivity, 2,44 ± 0,26g.L-1.h- 1 was obtained for the highest cell concentration and the highest selectivity ethanol/xylitol, 2,57 ± 0.4 and 2,42 ± 0,01 for the highest enzyme concentrations (10 and 20% with 10% yeast). These results indicated that the highest concentration of xylulose favored more selectivity to ethanol. Fermentation was then performed using no enzyme in biocatalyst with a prior isomerized syrup concentrated in xylulose containing 58g.L-1 xylulose and 9g.L-1 xylose and another with xylose only. At first, xylulose was completely assimilated in 5 hours, xylose was barely consumed in both assays, and ethanol selectivity was lower than that obtained in the SIF tests. Xylitol show thus to be produced mainly from xylulose and selectivity contrary to expectations did not directly increase with increasing xylulose concentration, indicating that the formation of ethanol/xylitol depends not only on external xylulose, and it is probably finely regulated in yeast. The concentrations of enzyme and yeast 20 and 10% (equivalent to 100gderived.L-1 reactor and 50gwd.L-1 reactor) were selected as the best, which were used to study the influence of pH and temperature, and also different strains. The increase of initial pH from 5.6 to 6.5 did not improve the productivity, yield, neither selectivity in ethanol. Temperatures tested for Itaiquara ® were 32, 35 and 37 ° C, and for industrial strains CAT-1 and BG-1: 32, 37 and 40 ° C. Viability remained above 90% for all assays at 24 hours. All three strains showed increased selectivity in ethanol with temperature reduction, obtaining the maximum selectivity for industrial strains (3,06 ± 0,24 - CAT-1 and 3,19 ± 0,11 BG-1) with yield and productivity equal or greater than those obtained in higher temperatures. At 32 ° C and pH 5.6, Itaiquara ® showed lower conversion time, but lower selectivity, while the BG-1, demonstrated the highest selectivity, but low conversion and productivity. The strain CAT-1 combines high productivity, 2,17 ± 0,17 g.L-1.h-1, and selectivity, 3,06 ± 0,24, with 90% conversion in 9 hours, 32 ° C, which is apparently the best performance among the tested yeasts. The results were very promising, indicating the technical feasibility of producing ethanol from xylose with the biocatalyst developed. / Neste trabalho foi estudada a simultânea isomerização e fermentação de xilose a etanol (SIF) usando xilose isomerase (XI) e S. cerevisiae coimobilizadas em gel de alginato de cálcio. XI foi imobilizada em gel de quitosana ativado com glutaraldeido (IXI-Ch).. Foram estudadas as influências das concentrações de enzima/levedura no reator, do pH, da temperatura e da linhagem de levedura na produtividade e na seletividade em etanol. As concentrações de enzima e levedura no reator foram variadas mudando-se a massa de IXI-Ch e levedura por grama de solução de alginato, mantendo-se fixas as proporções 1:1 massa de biocatalisador:volume de meio no reator. As SIFs foram realizadas em batelada com xilose (~65g.L-1), antibiótico e outros sais. O primeiro experimento realizado, biocatalisador com 16% levedura Itaiquara® e 5% enzima (% menzima ou levedura/mbiocatalisador), mostrou que ocorria queda de pH durante o ensaio, impedindo conversão total da xilose, devido à redução da atividade enzimática. Foi incluído carbonato de cálcio 0,5-1,0% no biocatalisador, o que manteve o pH entre 5,2-5,6, permitindo total conversão do açúcar, em todas as concentrações testadas (%Levedura-Enzima no biocatalisador): 5-20, 17-5 e 10 levedura (Itaiquara®)com 5, 10 e 20% enzima. A máxima produtividade em etanol, 2,44 ± 0,26g.L-1.h-1, foi obtida para a mais alta concentração celular e a mais alta seletividade etanol/xilitol, 2,57± 0,4 e 2,42± 0,01, para as mais altas concentrações de enzima (10 e 20% com 10% levedura). Esses resultados indicavam que quanto mais alta a concentração de xilulose, mais favorecida a seletividade em etanol. Foi então realizada uma fermentação usando o biocatalisador sem enzima, com um xarope previamente isomerizado e concentrado em xilulose contendo 58g/L de xilulose e 9g/L xilose e outro apenas com xilose. No primeiro, xilulose foi totalmente assimilada em 5 horas, xilose foi pouco consumida nos dois ensaios, e a seletividade em etanol foi menor que a obtida nos ensaios SIF. Xilitol mostrou, assim, ser produzido majoritariamente a partir de xilulose e contrariamente ao esperado a seletividade não aumenta diretamente com o aumento da concentração de xilulose, indicando que o metabolismo etanol/xilitol não depende apenas da concentração externa de xilulose, devendo ser finamente regulado dentro da levedura. Selecionaram-se as concentrações de enzima e levedura de 20 e 10% (equivalente a 100gderivado.L-1 reator e 50gms.L-1 reator) como as melhores, as quais foram utilizadas para estudo da influência do pH e da temperatura e ainda de diferentes linhagens. O aumento do pH inicial do meio de 5,6 para 6,5 não favoreceu a produtividade, rendimento e nem a seletividade em etanol. As temperaturas testadas para Itaiquara® foram: 32, 35 e 37°C; e para as linhagens industriais CAT-1 e BG-1: 32, 37 e 40°C. A viabilidade manteve-se acima de 90% para todos os ensaios em 24 horas. As três linhagens mostraram aumento da seletividade em etanol com a redução da temperatura, obtendo-se a máxima seletividade para as linhagens industriais (3,06± 0,24- CAT-1 e 3,19± 0,11 BG-1), com rendimento e produtividade iguais ou maiores que os obtidos nas temperaturas maiores. A 32°C e pH 5,6, Itaiquara® apresentou menor tempo de conversão, mas a menor seletividade, já a BG-1, obteve maior seletividade, mas baixa conversão, rendimento e produtividade. A linhagem CAT-1 alia alta produtividade, 2,17 ± 0,17 (g.L-1.h-1), e seletividade, 3,06 ± 0,24, com 90% de conversão em 9 horas, 32°C, sendo aparentemente a de melhor desempenho dentre as testadas. Os resultados foram muito promissores, indicando viabilidade técnica de produção de etanol a partir de xilose com o biocatalisador desenvolvido.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5473.pdf: 3094891 bytes, checksum: 057207774d6a2325d5d17dd8ddc1fa38 (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / The ethanol (fuel grade and anhydrous) is, fundamentally, the most relevant global biofuel nowadays, in energy, environmental, economic and technological terms. This scenario brings up the Brazilian ethanol, made from sugarcane, a very studied topic. Thus, knowing the process of ethanol production from sugarcane in technical terms shows itself as a relevant fact, since it can contribute to the increase of production plants profits. Notoriously, the acquaintance and analysis of some project s economic viability can greatly optimize the intended returns, while it can be taken as tool for decision making. Therefore, the present work aimed, in the technical side, the improvement of the computational model (developed with EMSO software) capable of simulating ethanol plants (first and second generations 1G and 2G, respectively) by the input of realistic data, obtained from actual operating ethanol plants. In the economic aspect, the simulations production data were used to feed the economic viability analysis, using the IRR (internal return rate) and NPV (net present value) concepts. Thereby, three cases were considered: 1) plant producing 1G ethanol and electric energy surplus (plant A); 2) plant producing 1G and 2G ethanol, no electric energy surplus (plant B) and 3) plant producing 1G ethanol and: either 2G ethanol or electric energy surplus (plant C). One obtained the following: IRRA = 7.6% and NPVA = - USD 34,5M; IRRB = 8,3% and NPVB = - USD 30,0M; IRRC = 8,0% and NPVC = - USD 41,8M. So, from that, one concludes that the methodology, the software and the biorefinery model were useful and adequate for the projected analysis. In comparison with the minimum acceptable rate of return (MARR, 11% in this case), none of the scenarios were acceptable (IRRs < MARR), which is ratified by the negative NPVs (all). None of the simulated plants were considered economic viable, being plant B the most attractive among the three cases, under the given conditions and assumptions. / O etanol (carburante e anidro) é, fundamentalmente, o biocombustível de maior relevância global na atualidade, tanto em termos energéticos, ambientais, econômicos, como em termos tecnológicos. Neste panorama encontra-se o etanol brasileiro, oriundo da cana-deaçúcar, muito estudado na atualidade. Dessa maneira, conhecer o processo de sua obtenção, em termos técnicos, a partir da cana, mostra-se relevante, pois pode contribuir para a geração de expressivos ganhos econômicos para as unidades produtoras. Notoriamente, o conhecimento e análise da viabilidade econômica de um dado projeto pode otimizar sobremaneira os retornos pretendidos, ao passo que serve como ferramenta de aceitação ou rejeição do mesmo. Assim, o trabalho objetivou, no quesito técnico, o aperfeiçoamento da aderência de um modelo computacional, criado com software EMSO, simulador de plantas de etanol (primeira e segunda gerações 1G e 2G, respectivamente), através da inserção de dados realísticos advindos de plantas reais em operação. No lado econômico, utilizaram-se os dados de produção gerados pela simulação para alimentar uma análise de viabilidade econômica, através dos conceitos de TIR (taxa interna de retorno) e VPL (valor presente líquido). Portanto, três casos foram estudados: 1) planta produtora de etanol 1G e cogeradora de energia elétrica excedente (planta A); 2) planta produtora de etanol 1G e 2G, sem cogeração excedente (planta B) e 3) planta produtora de etanol 1G e: ou etanol 2G ou energia elétrica cogerada (planta C). Obtiveram-se: TIRA = 7,6% e VPLA = - USD 34,5M; TIRB = 8,3% e VPLB = - USD 30,0M; TIRC = 8,0% e VPLC = - USD 41,8M. Concluiu-se que metodologia, o software e o modelo de biorrefinaria adotados foram úteis e adequados para a análise pretendida. Comparando-se com a TMA (taxa mínima de atratividade) (11%) utilizada, todos os projetos são inviáveis (TIRs < TMA), o que é corroborado pelos VPLs serem, todos, negativos. Nenhuma das plantas simuladas mostrou-se economicamente viável, sendo a planta B a mais atrativa entre as três, sob as premissas e condições adotadas.