Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissERT.pdf: 4750422 bytes, checksum: b92f1de6c66e77c69c1b9cc0f98ae3f4 (MD5) Previous issue date: 2007-03-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The present work aims to evaluate the influence of some operational variables on the filtration process and cake detachment, and also the patchy cleaning phenomenon. The studied conditions were maximum pressure drop, 20, 40 and 60 cmc.a., filtration velocity, 5 and 10 cm/s, cleaning velocity, 10 and 15 cm/s and thickness of the cake. Phosphoric rock dust with Stokes diameters of 4,5 µm was used as powder material. The filter medium used was acrylic, polyester and polypropylene needlefelt. To characterize the cleanness of the fabric, it was used the technique to take a photograph of the filter after each cycle of cleanness, getting images of the partial detachment of the cake. These images of cycles 1, 2, 3, 5 and 10 had been studied and analyzed through analytical software of images, the Image-Pro Plus. The efficiency of regeneration and the size of the regenerated areas of the filter had been analyzed. The results showed that the residual pressure drop was higher for thicker cakes. The higher cleaning velocity was not necessarily the one that offers better cake removal. Concerning the patchy cleaning phenomenon, total area removed did not present a defined behavior with the number of cycles. The results also showed that acrylic needlefelt is the best one to this process. This filter medium requires regeneration less frequently as it presents a lower pressure drop tax. As consequence the process is more economic and the filter medium can me used for longer periods of time. / O objetivo desse trabalho foi estudar a influência das condições operacionais na formação e remoção de tortas de filtração de gases. Ensaios de 10 ciclos de filtração e de limpeza foram realizados, com o intuito de avaliar a influência da espessura da torta de filtração, velocidade de filtração e velocidade de limpeza na regeneração de três tecidos diferentes, no caso, acrílico, poliéster e polipropileno. Foram utilizadas velocidades de limpeza de 5, 10 e 15 cm/s e velocidades de filtração de 5 e 10 cm/s, com perda de carga máxima de 20, 40 e 60 cmc.a.. Concentrado fosfático com diâmetro volumétrico médio de 4,5 µm foi utilizado como material particulado. Para caracterizar a limpeza do tecido, foi utilizada a técnica de fotografar o filtro após cada ciclo de limpeza, obtendo imagens do destacamento parcial das tortas. Essas imagens dos ciclos 1, 2, 3, 5 e 10 foram estudadas e avaliadas através de um software analisador de imagens, o Image-Pro Plus. Foram analisadas a eficiência de regeneração e o tamanho das áreas regeneradas do filtro, obtendo informações a respeito da influência da estrutura do tecido sobre a remoção e forma dos patches. Os resultados mostraram que, para tortas mais espessas, a perda de carga residual foi mais elevada, independente da massa retida. Maiores velocidades de filtração não são necessariamente as que proporcionam melhor regeneração do tecido. Ao observar-se o fenômeno de remoção por blocos não houve um comportamento definido ao longo dos ciclos. Os resultados obtidos indicaram que o acrílico foi mais apropriado para a filtração do concentrado fosfático, nas condições experimentais investigadas, por apresentar uma menor taxa de perda de carga em função da carga mássica, o que torna a operação economicamente mais vantajosa, diminuindo as interrupções no processo, para a limpeza do meio filtrante, o que também diminui o desgaste do tecido.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRUR.pdf: 2299252 bytes, checksum: dd46ebe5a9db17f81bcd6ce852a3f719 (MD5) Previous issue date: 2007-03-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / Colloidal Co Nanoparticles (Co-NPs) were used to prepare supported Co catalysts. The Co- NPs were obtained by thermal decomposition of the precursor Co2(CO)8 in the presence of oleic acid and trioctylphosphine oxide (TOPO), in an inert atmosphere (Ar). The Co- NPs/SiO2 were obtained by impregnation of a colloidal suspension of nanoparticles on the support no-porous SiO2. The effect of the solvent (ethanol and methanol) used in the step of precipitation of the particles, and by tuning the oleic acid/precursor ratio in the catalytic properties for the steam reforming of ethanol were investigated. The catalysts were characterized by Specific Superficial Area (SBET) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy of the CO adsorbed (FTIR-CO). By tuning the oleic acid/precursor ratio it was possible to obtain particles sizes in the 2 and 17nm range. The results of FTIR-CO showed that the samples present the band of CO lineally adsorbed in the same position independent of the synthesis conditions, suggesting similar electronic density of the sites of Co. The results of adsorption of H2 and CO suggest that the fraction of acessible sites of Co so much to H2, as to CO, depends on the particles sizes and the residual oleic acid . Then with the increase of the particles sizes, there is a maximum of accessible sites of Co. For the same particle size, it is obtained an increase of the number of accessible sites of Co, using methanol as solvent for precipitation, suggesting smaller recovering. The catalysts prepared with Co-NPs present profiles of similar catalytic activity for the steam reforming of ethanol. Starting from reaction data a mechanism was proposed: in low temperatures, the molecule of ethanol adsorbs in the catalyst surface and it suffers dehydrogenation producing acetaldehyde. The increase of the temperature favors the formation of species CH4 and CO, suggesting the crack of the C-C bond of acetaldehyde for the formation of these products. The activity for the reforming reactions on the Co-NPs/SiO2 begins in approximately 350ºC, suggesting that the activation of the water occurs in this temperature. Therefore it is suggested the oxidation of adsorbed species CHx and CO for the formation of the products CO e CO2, respectively, occurred in temperatures above 350ºC. The catalytic activity depends on the fraction of accessible sites of Co. The reactions results demonstrate that the catalysts prepared with methanol presented higher catalytic activity for the reforming reaction, possibly due to the presence of a larger number of accessible sites of Co. / Nanopartículas coloidais de Co (Co-NPs) foram utilizadas na preparação de catalisadores de Co suportados. As Co-NPs foram obtidas por decomposição térmica do precursor octacarbonil dicobalto (Co2(CO)8), na presença de ácido oléico e óxido de trioctilfosfina (TOPO), sob atmosfera inerte (Ar). Os catalisadores Co-NPs/SiO2 foram obtidos por impregnação de uma suspensão coloidal de nanopartículas sobre o suporte. O efeito do solvente (etanol e metanol) utilizado na etapa de precipitação das partículas, e a variação da razão ácido oléico/precursor nas propriedades catalíticas para a reforma a vapor do etanol foram investigados. Os catalisadores foram caracterizados por meio de Área Superficial Específica (SBET) e Espectroscopia de Reflectância Difusa na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier do CO adsorvido (FTIR-CO). Variando-se a razão ácido oléico/precursor foi possível obter uma faixa de tamanho de partículas entre 2 e 17nm. Os resultados de FTIR-CO revelaram que as amostras apresentam a banda do CO linearmente adsorvido na mesma posição independente das condições de síntese, sugerindo similar densidade eletrônica dos sítios de Co. Os resultados de quimissorção de H2 e CO sugerem que a fração de sítios de Co acessíveis tanto ao H2, como ao CO, dependem do tamanho das partículas e do ácido oléico residual. Assim, com o aumento do tamanho das partículas, têmse um máximo de sítios de Co acessíveis. Para um mesmo tamanho de partícula obtém-se um aumento do número de sítios de Co acessíveis, quando se utiliza metanol como solvente de precipitação das partículas, sugerindo menor recobrimento pelo ácido oléico. Os catalisadores preparados com Co-NPs apresentam perfis de atividade catalítica semelhante para a reação de reforma a vapor do etanol. A partir de dados de reação um mecanismo foi proposto: em temperaturas baixas a molécula de etanol adsorve na superfície do catalisador e sofre desidrogenação, produzindo acetaldeído. O aumento da temperatura favorece o aparecimento de espécies CH4 e CO, sugerindo a quebra da ligação C-C do acetaldeído para a formação destes produtos. A atividade para as reações de reforma sobre os Co-NPs/SiO2 inicia-se em aproximadamente 350ºC, sugerindo que a ativação da água ocorre nesta faixa de temperatura. Com isso, sugere-se que a oxidação de espécies adsorvidas CHx e CO para a formação dos produtos CO e CO2, respectivamente, ocorra em temperaturas acima de 350ºC. A atividade catalítica depende da fração de sítios de Co acessíveis. Desta forma, os resultados obtidos mostram que o catalisador preparado com metanol apresentou maior atividade catalítica para a reação de reforma, possivelmente devido à presença de um número maior de sítios do Co acessíveis.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1821.pdf: 5347379 bytes, checksum: cf534f652a54394451b7626ff5df62df (MD5) Previous issue date: 2008-04-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work is part of a research project in DEQ-UFSCar (Department of Chemical Engineering at Federal University of São Carlos, Brazil). The focus is to develop a competitive industrial enzymatic process to obtain semi-synthetic β- Lactam antibiotics. This process rivals with the conventional one, which uses toxic solvents and generates non-recyclable residues. Thus, the increasing rigor of environmental regulations is an important driving force for the research. The enzymatic production of ampicillin, in aqueous medium, uses a derivate from an acyl donor (in this work, D-phenylglycine methyl ester, PGME) and 6-aminopenicillanic acid (6-APA). Penicillin G acylase (PGA) is usually the biocatalyst for this process. Unfortunately, PGA acts either as transferase, producing ampicillin (AMP), or as hydrolase, producing D-phenylglycine (PG) from PGME (and from ampicillin). This is a series-parallel reaction scheme, with the antibiotic being the desired intermediate product. This work studied the use of multivariate calibration in a spectrophotometer for on-line monitoring the enzymatic synthesis reactor. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) is the usual analytical procedure, which is time demanding, expensive and generates amounts of disposals. Multivariate calibration, on its turn, only uses dilutions of reactor samples and a spectrophotomer (with UV detector). Some multivariate calibration techniques (SPA, PCR, PLS) were tested and compared. They didn t show representative differences in cross-validations or in test data. The work also focused the automation of a reactor and its accessories, where the enzymatic production of ampicillin and 6-APA (after Penicillin G enzymatic hydrolysis) takes place. The software was implemented in LabVIEW (National Instruments), which controls the Automatic Sampler (AS) for multivariate analysis, among other equipments. The development of this system provided a real-time concentration response from the reactor, for all chemical species. Following an optimal trajectory in the enzymatic reactor by adding reactants is one of the most important strategies to reach a competitive process. Hence, the concentration sensor represents an important step for the feasibility of the enzymatic process, because it could be used to monitor and control the concentrations of substrates during the industrial feed-batch. Several assays, among then batch and fed-batch runs, were done and many modifications on the experimental scheme were implemented or proposed. Some of these assays could be treated as validation of monitoring software and concentration sensor, which showed good results. / Este trabalho é parte de linha de pesquisa do DEQ/UFSCar, cujo objetivo é o desenvolvimento de processo enzimático para produção de antibióticos β-lactâmicos semi-sintéticos. Este processo se propõe a substituir a rota química convencional, que possui ressalvas devido ao crescente rigor das legislações ambientais, por utilizar solventes tóxicos e gerar quantidades apreciáveis de resíduos não recicláveis. No processo enzimático, a produção de ampicilina é conduzida em meio aquoso, a partir de um derivado ativado do doador acil e do ácido 6- Aminopenicilânico (6-APA). Geralmente, utiliza-se a enzima Penicilina G Acilase (PGA) como catalisador. Neste trabalho, o Éster Metílico de Fenilglicina, EMFG (derivado da Fenilglicina, FG), foi empregado. A mesma enzima atua também nas hidrólises do derivado ativado (EMFG, produzindo FG e metanol) e do antibiótico (ampicilina, AMP, produzindo 6-APA e FG), caracterizando um sistema reacional série-paralelo, onde o produto intermediário é o desejado. Uma das contribuições deste trabalho foi estudar a substituição da análise por HPLC ( High Performance Liquid Chromatography ) pela multicalibração espectrofotométrica, que tornou possível obter as concentrações dos analitos, em solução aquosa multicomponente (AMP, FG, EMFG e 6-APA em água), através da leitura das absorbâncias correspondentes a diferentes comprimentos de onda. A substituição se justifica devido à demanda elevada do HPLC por recursos, tempo e cuidados experimentais. Além disso, viabiliza-se assim o monitoramento do reator em tempo real. Várias técnicas de multicalibração (SPA, PCR e PLS) foram utilizadas e comparadas. Todas apresentaram desempenho semelhante tanto na validação cruzada como durante a apresentação de dados de teste. O trabalho também focou a automação de um reator piloto, que tem utilidade para produção de ampicilina e também 6-APA (pela hidrólise de penicilina G microbiana, catalisada por PGA). A linguagem de programação LabVIEW (National Instruments) foi utilizada nos trabalhos de automação. O programa de monitoramento gerado inclui, entre outros, sistema de amostragem automática (SAA) com análises por multicalibração espectrofotométrica. A aplicação do SAA, integrado a multicalibração, funciona como um sensor de concentrações para produção enzimática de ampicilina e pode ser utilizado no monitoramento e controle do reator em tempo real. Assim, o desenvolvimento do sistema representa um passo marcante rumo à viabilidade técnica e econômica do processo industrial, uma vez que a alimentação de reagentes, visando a obter trajetórias ótimas no reator, é uma das estratégias mais importantes para competitividade do processo. Vários ensaios experimentais, com o reator operando em batelada e em batelada alimentada, foram realizados e motivaram propostas para modificação do aparato experimental, como a retirada de cristais durante o processo reacional. Esses ensaios também podem ser visualizados como validações para o sensor de concentrações desenvolvido e para o sistema automatizado, que mostraram comportamento adequado para o monitoramento do processo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1825.pdf: 3655449 bytes, checksum: 91a48b5fce550c7c3bcd2f637db3af08 (MD5) Previous issue date: 2008-03-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / Many studies related to bag filters have focused on minimizing the amount of energy used in the process. Seeking longer filtration cycles, lower frequency of cleaning cycles and a longer filter life, such studies search for fabrics which present easy cake removal and the least loss of residual pressure drop. There are many studies related to the formation and removal of filtration cakes but little is known about the behavior of particles deposited on the inside of the filter and what influence these particles have on the performance of filters. For this reason, the objective of this study was to investigate particle deposition behavior and particulate materials on the interior of different filter materials after the cleaning process and to evaluate the impact of these particles on the regeneration of the fabric under microscopic examination. Particulate materials utilized were phosphatic rock and manioc starch with filter mediums of treated polyester, untreated polyester, polypropylene and acrylic. The filter trials were carried out at a filtration velocity of 0.10 m/s. The cake removal process was done by reverse airflow at a cleaning velocity of 0.12 m/s. The maximum pressure drop permitted in the filtration trials was 980 Pa. Utilizing phosphatic rock and acrylic, polypropylene and treated polyester, the depth of particle deposition on the polypropylene fabric was less deep in relation to the other two fabrics studied. The residual pressure drop of this fabric was greater, demonstrating that the accumulation of particulate material in this filter medium provided a greater resistance to flow, due to the smaller spacing encountered between the fibers of this fabric and consequent closing of pores. For the manioc starch particles on treated and untreated polyester, a greater depth of particle deposition was observed on the untreated polyester, showing that the absence of treatment allowed the fabric to obtain greater particle deposition on the interior of the filter medium, which increased the resistance to flow and the system residual pressure drop. This shows that the characteristics of the filter medium and the particulate material both exercise an influence on the depth of particle deposition and on residual pressure drop in the system. Thus, the best performance encountered utilizing particulate materials of phosphatic rock or manioc starch under the experimental conditions, was with the treated polyester. A study on the effects of the operational variables on particle deposition depth was also conducted, utilizing a three level experimental plan, 3k, to evaluate the effect of the variables, filtration velocity (Vf) and filtration time (tf). Results showed that both these variables presented an influence on the response variable, but the variable that produced the greatest significant effect was the filtration velocity. The utilization of lower values of velocity and lower values of filtration times is suggested to achieve lower levels of particle deposition depth, because the increase in particle deposition on the interior of the filter obstructs the air flow through the filter, thus slowing the cleaning process and provoking an increase in residual pressure drop. / Muitos estudos relacionados aos filtros de mangas estão focados na minimização energética do processo. Almejando ciclos de filtração mais longos, menor freqüência de limpeza e maior vida útil do filtro, tais estudos buscam tecidos que apresentem maior facilidade de remoção da torta e menor perda de carga residual. Existem muitos estudos relacionados com a formação e remoção das tortas de filtração, mas pouco se sabe sobre o comportamento das partículas depositadas no interior do meio filtrante e qual a influência destas partículas no desempenho dos filtros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi investigar o comportamento da deposição das partículas no interior de diferentes meios filtrantes e materiais particulados após o processo de limpeza, realizando um estudo microscópico, para avaliar o impacto destas partículas na regeneração do tecido. Os materiais particulados utilizados foram à rocha fosfática e o polvilho doce, com os meios filtrantes de poliéster tratado, de poliéster não tratado, de polipropileno e de acrílico. Os ensaios de filtração foram realizados com uma velocidade de filtração de 0,10 m/s. O processo de remoção da torta foi através do fluxo de ar reverso com uma velocidade de limpeza de 0,12 m/s. A perda de carga máxima admitida nos ensaios de filtrações foi 980 Pa. Verificou-se, utilizando a rocha fosfática e os tecidos de acrílico, de polipropileno e de poliéster tratado, que a profundidade de deposição das partículas no tecido de polipropileno foi menor em relação aos outros dois tecidos estudados. Contudo, a perda de carga residual deste tecido foi maior, mostrando que o acúmulo do material particulado neste meio filtrante proporcionou uma maior resistência ao fluxo, devido ao menor espaçamento encontrado entre as fibras deste tecido, proporcionando um fechamento dos poros. Para as partículas de polvilho nos tecidos de poliéster tratado e não tratado, observou-se que a maior profundidade de deposição das partículas aconteceu no tecido de poliéster sem tratamento, mostrando que a ausência de tratamento permite que o tecido obtenha uma maior deposição de partículas no interior do meio filtrante, aumentado à resistência do fluxo e também à perda de carga residual do sistema. Isto mostra que tanto as características do meio filtrante e do material particulado exercem uma influência na profundidade de deposição das partículas e na perda de carga residual do sistema. Logo, o melhor desempenho encontrado utilizando os materiais particulados de rocha fosfática e de polvilho doce, nestas condições experimentais foi o tecido de poliéster tratado. Realizou-se também um estudo dos efeitos das variáveis operacionais na profundidade de deposição das partículas, utilizando um planejamento experimental de três níveis, 3k avaliando o efeito das variáveis, velocidade de filtração (Vf) e tempo de filtração (tf). Notou-se através dos resultados que estas duas variáveis apresentaram influência na variável resposta, mas a variável que proporcionou um maior efeito significativo foi à velocidade de filtração. Logo quando se deseja obter menores níveis da profundidade de deposição das partículas, sugere-se a utilização de baixos valores de velocidades de filtração e baixos valores de tempos de filtração, porque o aumento da deposição das partículas no interior do meio filtrante dificulta o processo de limpeza, obstruindo a passagem do ar através do filtro, provocando assim um aumento na perda de carga residual do processo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1834.pdf: 2502250 bytes, checksum: b7141cbd006fe2ef074f6b3f3c48dfd2 (MD5) Previous issue date: 2008-04-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / The emissions of the nitrogen oxides (NOx) must be hardly reduced in the next years. The catalytic reduction of NO with CO is one of the possible processes with potential to be able to transform those oxides in N2. In that process, supported noble metals have been the most used, however, their low stability in the presence of water steam or SO2, have led to develop studies to overcome those limitations. Perovkites type catalysts or transition metal oxides supported in a variety of support show activity in this reaction. Nevertheless, no adequate information about the activity of metal oxides supported on zeolites is found in the literature. In this context, the present work was focused to prepare and evaluate between 150°C and 500°C, Cu, Co or Fe containing catalysts dispersed on USY (Si/Al=3,4) or ZSM-5 (Si/Al=12,8) zeolites in the reduction of NO with CO and in the oxidation of CO to CO2. The oxide activity was also compared with that of the respective metal cations located in charge compensation sites. The catalysts were prepared by ion exchange or impregnation and characterized by AAS, XRD, DRS-UV and H2-TPR. Conversion data of NO to N2 on USY and ZSM-5 zeolites containing predominantly Cu2+ or Co2+ cations in exchangeable sites were more active when located on ZSM-5 zeolite (MFI structure), with the Cu2+ cations being more active. On the other hand, Cu, Co or Fe oxides supported on USY or ZSM-5 were more active than cations of considered metals in exchangeable sites, with conversion being dependent on the type and metal content and the type of zeolite. Among the studied metal oxides, the Fe one was the most active and selective. However the presence of O2 or water steam in the feed inhibited the NO reduction with CO on Fe oxide, which was attributed to the deactivation of the active sites by the water steam and the CO direct oxidation by O2 occurring preferentially than CO oxidation via NO reduction. This result gives evidence of the water steam leads to the deactivation of the metallic active sites and O2 favors the direct oxidation of CO to CO2 in detriment of its oxidation by NO reduction. The NO conversion was not significantly affected by the presence of SO2 in the feed (40 ppm). / A emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) deverá ser no curto prazo reduzida drasticamente. Dentre os processos com potencial para a conversão desses óxidos a N2 tem-se a redução catalítica de NO com CO. Nesse processo, metais nobres suportados têm sido os mais empregados, entretanto, sua baixa estabilidade na presença de vapor de água e de SO2, levam à necessidade de se realizar estudos que superem essas limitações. Catalisadores tipo perovskita ou de óxidos de metais de transição depositados sobre diversos suportes apresentam atividade nessa reação. Entretanto, pouca informação encontra-se disponível relacionada à atividade desses óxidos suportados em zeólitas. Dentro desse contexto, este trabalho teve como objetivo preparar catalisadores à base de Cu, Co ou Fe dispersos em zeólita USY (Si/Al=3,4) ou ZSM-5 (Si/Al=12,8) e avaliá-los na redução de NO a N2 e oxidação de CO a CO2 no intervalo entre 150°C e 500°C. A atividade desses óxidos foi comparada com cátions dos respectivos metais em sítios de compensação de carga. Os catalisadores foram preparados por troca iônica ou impregnação e caracterizados por EAA, DRX, ERD-UV e RTP-H2. Os resultados de conversão de NO a N2 sobre as zeólitas USY ou ZSM-5 com predominância de cátions Cu2+ e Co2+ compensando carga, mostraram que essas espécies foram mais ativas quando presentes na zeólita ZSM-5 (estrutura MFI), sendo os cátions de Cu mais ativos. Por outro lado, óxidos de Cu, Co ou Fe depositados sobre a USY ou ZSM-5 mostraramse mais ativos que cátions desses metais em sítios de compensação, com a conversão sendo dependente do tipo e do teor de metal e do tipo de zeólita. Dentre os óxidos estudados, o óxido de Fe foi o mais ativo e seletivo a N2, porém a presença de O2 ou vapor de água inibiram fortemente a redução de NO com CO sobre óxido de Fe. Esse resultado evidencia que o vapor de água desativa os sítios metálicos ativos e o O2 favorece a oxidação direta do CO a CO2 em detrimento da sua oxidação via redução de NO. A conversão de NO não foi afetada significantemente na presença de SO2 (40 ppm).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1835.pdf: 1426469 bytes, checksum: f474e4a11463f269c448f21cb7cd2ed6 (MD5) Previous issue date: 2008-03-14 / Universidade Federal de Sao Carlos / The increment of the expression of complex correctly processed recombinant proteins, like the ones produced by animal cells, is essential for the development of an efficient large scale bioprocess. The manipulation of culture conditions plays a very important role in the controlled and optimized expression of these proteins in bioreactors. The response of mammalian and insect cells to temperature effect has been studied by several researchers as a potential strategy to enhance production of recombinant proteins. The present study evaluated the influence of the temperature in the culture of recombinant Drosophila melanogaster S2 cells in Sf-900 II medium supplemented with aminoacids with the aim of enhancing the production of the rabies virus glycoprotein (RVGP). The cultures were carried out in Schott flasks (in shaker) as well as in a bubble-free stirred tank bioreactor. Five temperatures were tested in Schott flasks cultures: 16, 20, 24, 28 and 34ºC. The results obtained in cultures at those temperatures in terms of maximum specific growth rate (µmax) and maximum RVGP concentration (CGPV max) were, respectively: 0.009, 0.020, 0.039, 0.036 and 0.022 h-1, and 0.075, 2.973, 0.480, 1.404 and 0.013 mg.mL-1. The best temperature for RVGP production (20oC) was chosen to be evaluated in the bioreactor operated in batch and feed-batch mode, keeping 28oC as control. The results of µmax and CGPV max in batch mode were: 0,061 h-1 and 0,149 mg.mL-1 at 28oC and 0,027 h-1 and 0.354 mg.mL-1 at 20oC. A batch experiment with stepwise temperature decrease from 20ºC to 16ºC presented a µmax ranging from 0.024 to 0.012 h-1 and a final CGPV max of 0.567 mg.mL-1. On the other hand, at 20ºC in feed-batch mode, µmax was 0.024 h-1 and CGPV max 1.155 mg.mL-1. The larger production of RVGP observed in Schott flasks can be a consequence of a more favorable condition for the expression of the protein at low values of dissolved oxygen concentrations that are seen in flasks but not in controlled bioreactor cultures at 50% DO. Overall, these results show an increase of recombinant protein expression at lower temperatures, especially when µmax is kept fairly low. The largest production of RVGP was obtained in the culture at 20°C in Schott flask when CGPV max was 2.973 mg.mL-1, while the production obtained at the control temperature of 28ºC was only of 1.404 mg.mL-1. Thus, the use of reduced culture temperatures, around 20°C, seems to be the best strategy for the optimization of RVGP production. / aumento da expressão de proteínas recombinantes complexas corretamente processadas como as produzidas por células animais é essencial para o desenvolvimento de um bioprocesso eficiente em larga escala. A manipulação das condições de cultivo desempenha um papel muito importante na expressão otimizada e controlada dessas proteínas em biorreatores. A resposta de células de mamíferos e de insetos quando submetidas ao efeito da temperatura vem sendo estudada por vários pesquisadores como estratégia potencial para o aumento de expressão de proteínas recombinantes. No presente trabalho propõe-se avaliar a influência da temperatura no cultivo celular com o propósito de intensificar a produção da glicoproteína do vírus da raiva (GPV) em cultivo de células de Drosophila melanogaster S2 recombinante em meio de cultura Sf900-II suplementado com aminoácidos, em frascos Schott (em shaker) e em biorreator de tanque agitado livre de bolhas. Para tal, foram avaliadas cinco temperaturas de cultivo em frasco Schott: 16, 20, 24, 28 e 34ºC. Os resultados obtidos de velocidade específica de crescimento máxima (µmax) nesses cultivos foram, respectivamente: 0,009, 0,020, 0,039, 0,036 e 0,022 h-1, e de concentração máxima de GPV (CGPV max): 0,075, 2,973, 0,480, 1,404 e 0,013 mg.mL-1. A melhor temperatura para produção de GPV (20oC) foi escolhida para ser testada em biorreator operado em batelada e batelada alimentada, mantendo 28oC como controle. Os resultados de µmax e CGPV max em batelada foram: 0,061 h-1 e 0,149 mg.mL-1 a 28oC e 0,027 h-1 e 0,354 mg.mL-1 a 20oC. Um experimento em batelada com temperatura decrescente em etapas de 20ºC a 16oC apresentou um µmax variando de 0,024 a 0,012 h-1 e uma CGPV max final de 0,567 mg.mL-1. Por outro lado, a 20ºC em batelada alimentada, µmax foi de 0,024 h-1 e CGPV max de 1,155 mg.mL-1. A maior produção de GPV observada em frascos Schott pode ser conseqüência de uma condição mais favorável para expressão da proteína em condições de baixa concentração de oxigênio dissolvido como as usuais em frascos Schott mas não em cultivos em biorreator com oxigênio dissolvido controlado a 50%. Em geral, estes resultados mostram uma maior expressão da proteína recombinante nas temperaturas mais baixas, especialmente quando µmax é mantido razoavelmente baixa. A maior produção de GPV foi obtida no cultivo realizado a 20ºC em frasco Schott quando CGPV max=2,973 mg.mL-1 em comparação a 1,404 mg.mL-1 obtida no cultivo controle a 28ºC. Assim, a utilização de temperaturas de cultivo mais baixas, próximas de 20ºC, pode ser considerada a melhor estratégia na otimização da produção de GPV.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JCT.pdf: 1491888 bytes, checksum: 4d9ca7cdf5589d00d6842774413d3761 (MD5) Previous issue date: 2004-03-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The clavulanic acid (CA) is an important inhibitor of β-lactamases, enzymes that clives the β-lactam ring of penicillins and cephalosporins, inativating these compounds. CA is traditionally produced by Streptomyces clavuligerus in batch (B) or feed batch (FB) cultivations. Considering that the products of easily assimilable catabolic carbon source catabolism repress the biosynthesis of secondary metabolite, including CA, production in FB is preferable because control of nutrient level can be performed. In the present work the effect of supplementing medium (composition, concentration of glycerol and feed flow rate) on the production of CA was evaluated in fed batch cultivations in 4L stirred-tank bioreactor. Aeration was set at 0.5 vvm, the agitation rate was controlled at 800 rpm and pH at 6.8. Initially, a batch cultivation was carried out with glycerol (15 g.L-1) and Samprosoy (20 g.L-1), a soy protein hydrolyzate, as carbon and nitrogen sources, respectively. The results obtained from this experimental, concerning CA production, were considered as standart for comparasion with furter experimental results. Also, the observed glycerol consuption rate was used to define the glycerol feed rate infurter experiments. The kinetic model considering non-associated production with CA degradation was fitted to the experimental results and cultivation in FB were simulated under different conditions of volumetric flow rate (F) and glycerol concentration on supplementary medium (Cse). The experimental results showed that the rate of production of CA and glycerol consumption, were directly related, condition not predicted by model, besides, its negative effect on the AC production after the feeding indicate a possible inhibition/repression effect of glycerol. The possible negative effect of glycerol not confirmed by the results of a batch cultivation with pulse of glycerol at 24 hours cultivation, indicating that this effects caused by others compounds in the culture medium or due to dilution of the medium. The subsequent results with different feeding conditions and glycerol concentration utilizing complete supplementary medium, with only glycerol, indicate that CA production is increased in process with high Cse and low volumetric flow rate (F) that guarantee sufficient carbon source and minimize the dilution effects. / O ácido clavulânico (AC) é um importante inibidor das enzimas β-lactamases que clivam o anel β-lactâmico de antibióticos como penicilinas e cefalosporinas, tornando esses compostos inativos. O AC é tradicionalmente produzido por Streptomyces clavuligerus em cultivos operados em batelada (B) e em batelada alimentada (BA). Pelo fato dos produtos do catabolismo de fontes de carbono facilmente assimiláveis acabarem por reprimir as enzimas responsáveis pela biossíntese de metabólitos secundários, entre os quais inclui-se o AC, a produção em BA é preferível, uma vez que torna possível controlar os níveis de nutrientes no caldo. No presente trabalho foram avaliados os efeitos da alimentação de meio de cultura suplementar (composição, concentração de glicerol e vazão) na produção de AC em batelada alimentada em biorreator de bancada de 4L em cultivos operados a 800 rpm, 0,5 vvm e pH = 6,8. Inicialmente, realizou-se um cultivo em batelada em meio de cultura contendo de glicerol (15 g.L-1) e Samprosoy 90 NB (20 g.L-1), uma proteína isolada de soja. Os resultados desse cultivo em termos de produção de AC serviram de padrão de comparação e a velocidade de consumo de glicerol como base para definir a velocidade de alimentação de glicerol nos cultivos em BA. Um modelo cinético para produto não associado ao crescimento considerando degradação do AC foi ajustado aos resultados experimentais e simulações foram realizadas para cultivos em BA, definindo as condições que deveria conduzir tais cultivos com o intuito de se obter os resultados esperados. Foram realizados cultivos em diferentes condições de vazão volumétrica de alimentação (F) e concentração de glicerol no meio suplementar (Cse). Os resultados experimentais mostraram uma relação linear entre as velocidades de AC e de consumo de glicerol, condição não prevista pelo modelo, além de um efeito negativo na produção de AC num período após o início de alimentação, indicando uma possível inibição ou repressão pelo glicerol, o que foi descartado pelos resultados de um cultivo em batelada com pulso de glicerol em 24 horas, indicando que tal influência poderia ser devido a outro (s) constituinte (s) do meio ou a diluição. Os resultados de cultivos subseqüentes, em diferentes condições de vazão e de concentração de glicerol e com meio de cultura suplementar completo e com apenas glicerol, indicaram que a produção de AC é melhorada operando o processo com alta Cse e baixas vazões (F), condições que asseguram suficiência em fonte de carbono e minimizam os efeitos de diluição

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 182.pdf: 3583407 bytes, checksum: d7464e822edabf29bc52aaf621e78e05 (MD5) Previous issue date: 2004-04-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The restriction in the application of molecular sieves in adsorption or catalytic process involving molecules with diameters higher than 0.8 nm, have lead to the study of solids possessing higher pore size. In that sense, pre - established porous solids might be obtained from the agglomeration of mono - disperse nanospheres, with the resulting porous system being a consequence of the nanospheres diameter and of their physical and chemical properties. In this work, silica-nanospheres were prepared through the tetraethyl-orto-silicate (TEOS) hydrolysis catalyzed by ammonia and in the presence of water and ethanol. In a first step it was developed an optimization of nanospheres synthesis conditions as a function of the temperature and the water and ammonia concentrations. In a later step, solids were prepared from the agglome ration of nanospheres by the liquid medium evaporation or centrifugation. The nanospheres diameter was determined using dynamic light scattering or scanning electron microscopy. The characterization of the agglomerates was realized by scanning and transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and adsorption/desorption measurements. The results showed that it is possible to synthesize spherical mono-disperse nanospheres with predefined diameter (40 180 nm) by controlling the temperature and water and ammonia concentrations in the synthesis medium. The preparation of nanospheres agglomerates by centrifugation leads to solids with regular array and body centered cubic or hexagonally compact organization. This type of arrangement for nanospheres smaller than 250 nm was favoured by the application of higher centrifugation rates and the obtained solids presented specific surface area higher than the calculated from the obtained diameter, which was attributed to the probable presence of microporous in the nanospheres. Nevertheless of the regular structure of nanospheres agglomerates, the thermogravimetric and infrared spectroscopy data showed that the nanospheres are linked by few Si-O-Si bonds, being the most of them linked by hydrogen bonds, this justifying its low mechanical strength. / A limitação na aplicação de peneiras moleculares microporosas no processamento em catálise ou adsorção de moléculas com diâmetros cinéticos maiores que em torno de 0,8 nm, tem levado à busca de sólidos com poros maiores. Nesse sentido, sólidos porosos sob medida podem ser obtidos a partir da aglomeração de nanoesferas monodispersas, sendo que o sistema poroso resultante e às suas propriedades serão uma conseqüência direta do diâmetro das nanoesferas e das suas características físicas e químicas. Neste trabalho foram preparadas nanoesferas de sílica através da hidrólise de tetra-etil-orto-silicato (TEOS) catalisada por amônia na presença de água e etanol. Para tanto, numa primeira etapa foi realizado um estudo dirigido à otimização das condições de síntese de nanoesferas em função da temperatura e das concentrações de água e amônia. Em etapa posterior foram preparados sólidos a partir da aglomeração das nanoesferas através da evaporação do meio líquido ou por centrifugação. Na determinação do diâmetro das nanoesferas foram utilizados espalhamento de luz dinâmico e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização dos aglomerados foi realizada através de microscopia eletrônica de transmissão e varredura, espectrometria no infravermelho, termogravimetria e medidas de adsorção/dessorção de nitrogênio. Os resultados mostraram a possibilidade de sintetizar nanopartículas de sílica monodispersas com formato esférico e diâmetro pré-definido (40 a 180 nm), controlando-se a temperatura e a concentração de água e amônia. A preparação de aglomerados de nanoesferas via centrifugação conduziu a sólidos com arranjo regular e compactação do tipo cúbica de corpo centrado ou hexagonal. Esse tipo de arranjo para nanoesferas menores que 250 nm, foi favorecido pela aplicação de velocidades de centrifugação mais altas, e apresentou áreas superficiais específicas maiores que as calculadas a partir do diâmetro das partículas, o que foi atribuído à provável presença de microporos. Apesar das nanoesferas formarem uma estrutura regular, de acordo com resultados de termogravimetria e espectroscopia no infravermelho, poucas nanoesferas encontram-se unidas por ligações Si-O-Si, estando em sua maioria ligadas por pontes de hidrogênio, o que justifica à baixa resistência mecânica dos aglomerados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2151.pdf: 1524860 bytes, checksum: 6ed528476d44762b88988e6b1ca76146 (MD5) Previous issue date: 2004-08-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of the technology of animal cell culture for the expression of recombinant proteins has been gaining major interest within biotechnology due the obtation of recent efficient medicaments in the chronic diseases. In this work was utilized the recombinant lineage CHO-K1, denominate CHOZMD, anchorage-dependent. It is capable of expressing a disintegrin with antimetastics properties. Knowing the precedent of well performance of fixed bed bioreactors with utilization of microcarriers in large scale animals cells cultures. It was fixed as purpose of this work the definition of a method to prepare of inoculum to this bioreactor utilizing Cytoline 1 commercial macroporous microcarrier in spinner flask. The cultures realized in spinner flasks of 500 mL with Cytoline 1 microcarriers with DMEM medium in range of pH in 7.0 to 7.4. It showed that the electrostatic incompatibility between the cell and the microcarrier matrix composed of polyethylene and silica was responsible by decreased adhesion cell and, consequently, by intense cell death for firsts hours of experiments. In function this was necessary to utilize an inoculum with high cell concentration and a better pH medium control to reach satisfactory results in the culture. Following this strategy was possible to achieve highest maximum specific growth cell rate (μmáx) for the CHOZMD cell of 0.24d-1 while for wild CHO-K1 cell was obtained 0.36d-1, both comparable with other works encounter in the literature. The best value obtained of cell productivity with recombinant cell was of 6,096 cel/mL·h and for wild cell was of 10,596 cel/mL·h The lager concentrations of adherents cells on microcarriers were obtained in this experiments that utilized concentrated inoculums, in the case of recombinant cell was obtained 1.39·106 cel/mL and in the case with wild cell of 1.65·106 cel/mL. For the preparation of an inoculum for a fixed bed bioreactor when prepared in spinner with Cytoline 1 microcarrier recommend: adoption of an inoculum approximate of 2.0·106 cel/mL in exponential growth phase and with rigorous control of pH medium in 7.3. / O uso da tecnologia de cultivo de célula animal para a expressão de proteínas recombinantes vem ganhando interesse crescente dentro da biotecnologia em função da obtenção de novos medicamentos eficientes no tratamento de doenças crônicas. Neste trabalho foi utilizada a linhagem recombinante CHO-K1 (Chinese Hamster Ovary), denominada CHOZMD, dependente de ancoramento. Capaz de expressar uma desintegrina com propriedades antimetastáticas. Conhecendo os precedentes de bom desempenho do biorreator de leito fixo com utilização de microcarregadores no cultivo de células animais em larga escala fixou-se como objetivo deste trabalho a definição de um método para preparo de inóculo para esse biorreator utilizando o microcarregador macroporoso comercial Cytoline 1 em frasco spinner. Os cultivos realizados em frasco spinner de 500 mL com microcarregadores Cytoline 1 em meio DMEM em pH variando entre 7,0 e 7,4 mostraram que a baixa compatibilidade entre a célula e a matriz do microcarregador composta de polietileno e sílica foi responsável pela baixa adesão celular. Em função disso foi necessário utilizar um inóculo com alta concentração celular e um melhor controle do pH do meio para alcançar resultados satisfatórios nos cultivos. Seguindo essa estratégia foi possível conseguir velocidades específicas máximas de crescimento celular (μmáx) para a célula CHOZMD de 0,24d-1 enquanto que para a célula CHO-K1 selvagem obteve-se 0,36d-1, ambas comparáveis as de outros trabalhos encontrados na literatura. O melhor valor obtido de produtividade celular com célula recombinante foi de 6.096 células/mL·h e para a célula selvagem foi de 10.569 células/mL·h. As maiores concentrações de células aderidas aos microcarregadores foram obtidas nos experimentos que utilizaram inóculos concentrados, no caso da célula recombinante obteve-se 1,39·106 células/mL e no caso com célula selvagem 1,65·106 células/mL. Para o preparo de um inóculo adequado para um biorreator de leito fixo quando preparado no spinner com microcarregador Cytoline 1 recomenda-se a adoção de um inóculo em torno de 2,0·106 células/mL na fase exponencial de crescimento e controle rigoroso do pH do meio em 7,3.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2321.pdf: 2212590 bytes, checksum: e03a838bd999bce0488998d98b12479f (MD5) Previous issue date: 2009-02-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / Arachis hipogae L. peanut is an orthodox seed that must go through a drying process to become free from aflatoxin. The fruit is formed by a system made up by a nucleus and a resistant involucre that constitutes a heterogeneous mixture. So as to contribute to the improvement of those seeds drying, the objective of this study is to analyze the drying of the compound system and its subsystems in relation to moisture transport and shrinkage, as well as the influence on physiological and physical characteristics. In order to do so, the fruit, the seeds with and without endocarp, as well as the pericarp were placed in a forced convection dryer. To approach the problem, the idea of fluid flow on submerged bodies was adopted. The experiments were conducted based on a 32 experimental planning with temperatures of 30, 40 e 50°C and velocities of 0,5; 1,0 e 1,5 m/s. The intermittent method was used to measure the samples mass and to obtain the images. Analysis of the physical and physiological characteristics was performed from observations during the experiments. The results showed that the diffusive transport of moisture was predominant when the fruit and seed with and without the endocarp are concerned. The convective mechanism was also observed for the pericarp. As far as the physical barriers effect is concerned, it was verified that the pericarp and the endocarp cause resistance to mass transport. It was possible to verify the development of the seed s (with and without the endocarp) superficial concavity through image analyses with the aid of IMAGE PRO PLUS® software. However this deformation was not observed for the fruit or for the pericarp. The dimension reductions demonstrate the presence of the shrinkage phenomenon for the seed with and without the endocarp. The results regarding the physiological and physical characteristics showed dependency on operational conditions used when the seeds are processed outside the pericarp. Analysis concerning the process interaction with the product characteristics demonstrated that convective drying is a promising technique having a better relation between the process and quality for the product. Due to the results obtained, the discrimination of the equations that represent drying kinetics with focus on the improvement of seeds production was performed. The advancements obtained contribute to the drying studies of seeds that present protective cover under the perspective of seeds drying engineering. / O amendoim (Arachis hipogae L.) é uma semente ortodoxa que precisa passar pelo processo de secagem para se tornar livre da aflatoxina. O fruto é formado por um sistema composto por um núcleo e um invólucro resistente que constitui uma mistura heterogênea. Visando contribuir com a melhoria da secagem destas sementes o objetivo deste estudo é analisar a secagem do sistema composto e seus subsistemas em relação ao transporte de umidade e encolhimento, assim como, a influência sobre as qualidades físicas e fisiológicas. Para tanto, o fruto, as sementes com e sem endocarpo, bem como, o pericarpo, foram submetidos em um secador de convecção forçada com reciclo de ar. Para a abordagem do problema adotou-se a visão de escoamento de fluido sobre corpos submersos. Os experimentos foram conduzidos com base em um planejamento experimental 32 com temperaturas de 30, 40 e 50°C e velocidades de 0,5; 1,0 e 1,5 m/s. Para medida da massa das amostras e a tomada de imagens foi utilizado o método intermitente. As qualidades físicas e fisiologias foram realizadas a partir de observações durante os experimentos. Os resultados obtidos mostraram que o mecanismo predominante no transporte de umidade é o difusivo, quando se tem o fruto, a semente com e sem endocarpo. Para o pericarpo foi verificada também a presença do mecanismo convectivo. Quanto ao efeito das barreiras físicas, foi constatado que o pericarpo e o endocarpo causam resistência ao transporte de massa. Através da análise das imagens, com auxílio do software IMAGE PRO PLUS® foi possível constatar o desenvolvimento da concavidade na superfície da semente com e sem endocarpo. Entretanto, esta deformação não foi observada para o fruto nem para o pericarpo. As reduções das dimensões demonstram a ocorrência do fenômeno de encolhimento para a semente com e sem endocarpo. Os resultados referentes às qualidades fisiológicas e físicas mostraram dependência com as condições operacionais utilizadas quando as sementes são processadas fora do pericarpo. A análise referente à interação do processo com as qualidades do produto demonstrou que a secagem convectiva é promissora tendo a melhor relação entre o processo e qualidade para o fruto. Diante dos resultados obtidos, foi realizada a discriminação das equações que representam a cinética de secagem com enfoque na melhoria da produção de sementes. Os avanços obtidos contribuem com os estudos da secagem de sementes que apresentam capa protetora sob o ponto de vista de engenharia de secagem de sementes.