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

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

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

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

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

Neste trabalho foi realizada a simulaÃÃo do processo de produÃÃo de biodiesel pelas rotas de transesterificaÃÃo alcalina convencional para o processamento de Ãleo refinado (P-01), a transesterificaÃÃo alcalina com Ãleo residual a partir da etapa de prÃ-tratamento do Ãleo (P-02) e por fim a transesterificaÃÃo supercrÃtica do Ãleo residual (P-03). A simulaÃÃo do processo das trÃs plantas foi realizada no software comercial ÂHysys 7.3, utilizando o modelo termodinÃmico NRTL. A anÃlise do capital total investido foi realizada pelo mÃtodo dos fatores individuais de Guthrie e o mÃtodo percentual disposto em Peters et al., (1991). O capital total investido obtido pelo mÃtodo do fator individual de Guthrie foi 14, 16,4 e 20 milhÃes de reais, para os processos P-01, P-02 e P-03, respectivamente. Em geral, o custo total de produÃÃo anual de biodiesel foi realizado levando em consideraÃÃo os custos diretos de produÃÃo, custo indiretos, custos fixos, despesas gerais e depreciaÃÃo. A anÃlise de custo da rota P-01 foi verificada para empresas que pagam a taxa geral, bem como as que dispÃem do selo social, considerando a isenÃÃo de 69 e 100% das contribuiÃÃes PIS/COFINS. Os Ãndices de rentabilidade utilizados para qualificar os processos foram o retorno do investimento e o perÃodo de retorno do investimento. Ãndices que levam em consideraÃÃo o valor do dinheiro no tempo como o VPL (valor presente lÃquido) e a taxa interna de retorno (TIR) tambÃm foram utilizados na avaliaÃÃo comparativa do projeto mais rentÃvel economicamente. A anÃlise dos Ãndices econÃmicos aponta que a unidade de transesterificaÃÃo supercrÃtica à a mais rentÃvel dentre as trÃs (retorno do investimento igual a 36%, perÃodo de retorno igual a 1,59 anos, VPL igual a R$ 19,41 milhÃes de reais e TIR igual a 33%). O segundo melhor investimento, com retorno de 20%, foi verificado para a unidade de transesterificaÃÃo alcalina com prÃ-tratamento do Ãleo residual. Todos os Ãndices financeiros avaliados foram negativos para a unidade de transesterficaÃÃo alcalina convencional processando Ãleo virgem. O custo de produÃÃo anual do biodiesel pelas rotas P-01, P-02 e P-03 foram 3,58 R$/kg, 1,81 R$/kg e 1,82 R$/kg, respectivamente. A anÃlise de sensibilidade mostrou que as variÃveis mais influentes na composiÃÃo do retorno do investimento sÃo o preÃo do Ãleo, biodiesel e do glicerol. Por fim, verificou-se o efeito da variaÃÃo dos custos de aquisiÃÃo destes componentes (entre +50 e -50%), nos Ãndices financeiros (retorno do investimento, VPL e TIR). / The simulation of three processes for biodiesel production has been developed: transesterified refined oil (P-01); transesterified residual oil pretreated (P-02) and finally the residual oil supercritical transesterification (P-03 ) from commercial software Hysys  7.3, using the NRTL thermodynamic model. The analysis of the total capital invested was performed by individual factors Guthrie and percentage method provided in Peters et al., (1991). The total invested capital obtained by the method of single factor Guthrie was $7, $8.2 and $10 million, for the processes P-01, P-02 and P-03, respectively. In general, the total cost of annual production of biodiesel was performed taking into account the direct production costs, indirect costs, fixed costs, overheads and depreciation. The cost of the plant P-01 was verified for companies that pay the general rate, as well as those that have the social fuel seal, considering the exemption of 69 and 100% of PIS / COFINS. Profitability ratios used to evaluate the processes were the return on investment and payback period of the investment. Indices that take into account the value of money over time as the NPV (net present value) and internal rate of return (IRR) were also used to determine the project economically more profitable. Analysis of economic indicators shows that the supercritical transesterification unit is the most profitable of the three (return on investment of 36%, payback period equal to 1.59 years, NPV of $9.7 million and TIR equal to 33%). The second best investment with a 20% return was seen in the plant P-02. All economic indicator evaluated were negative for the unit P-01. The cost of annual biodiesel production facilities by P-01, P-02 and P-03 were $1.79/kg, $0.9/kg and $0.91/kg respectively. The sensitivity analysis showed that the most influential variables in the composition of investment return are the price of oil, biodiesel and glycerol. Finally, there was the effect of the variation of the acquisition costs of these components (between +50 and -50%), in the economic indicators (ROI, NPV and IRR).

The residue of passion fruit, the peel represents 90% of the total weight of fresh fruit, which is wasted during the passion fruit processing. This waste can be recycled with the recovery of bioactive substances and pectin that have added value. These compounds have applicability in the food, pharmaceutical, chemical and cosmetic industries. In this context, the aim of this study was to extract bioactive compounds and pectin of passion fruit peel. The extractions were carried out using the Pressurised Solvent Extraction (PSE) and Ultrasound-Assisted Extraction (UAE). The PSE process conditions were: pressure (10342-11721 kPa), temperature (80 ÂC), rinse (5 min), extraction time of each cycle (10 min) and purge (200s). And UAE process conditions were: ultrasonic bath at ultrasonic frequency (40 kHz), actual power (135 W), power density (112 500 W/m3) and extraction time in each cycle (10 min). All extractions were performed three times sequentially, yielding three cycles of extraction for each sample. The solvents employed were: hexane, water, methanol solutions/water and ethanol/water in the proportions of 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50 (v/v), respectively. The pectin extraction was performed sequentially after the phenolic compounds extraction, using an aqueous solution of citric acid 1%. The pectin extraction were performed following the same parameters employed in the UAE and PSE. The analytical determinations performed in the present study were: mass yield of the extracts, total sugars, determination of the content of total polyphenols, identification and quantification of compounds and characterization of pectin polymer. The results obtained showed that the extraction technique that highlighted was the PSE, it presented a fast and simple methodology. The most suitable type of solvent is ethanol because it has low toxicity to consumer. And the ratio 60:40 (v/v) proved promising, because afforded a yield of 36% total extract, an antioxidant content of 466 mg/100g of passion fruit peel, a content of 157mg luteolin /100g of passion fruit peel and 244 mg isoorientin/100g of passion fruit peel. The extracted pectin yield was 16g/100g for both the PSE and the UAE. The pectin characterization shows that the pectin structure has basically galactose and galacturonic acid. / O resÃduo do maracujÃ, a casca, representa 90% do peso total da fruta fresca, que à desperdiÃado durante o beneficiamento do maracujÃ. Esse resÃduo pode ser aproveitado com a recuperaÃÃo das substÃncias bioativas e pectina, que possuem valor agregado. Estes compostos possuem aplicabilidades nas indÃstrias de alimentos, farmacÃuticas, quÃmicas e cosmÃticas. Diante do exposto, o objetivo do trabalho foi extrair compostos bioativos e pectina da casca de maracujÃ. As extraÃÃes foram realizadas utilizando a tÃcnica de extraÃÃo com solvente pressurizado (ESP) e extraÃÃo assistida por ultrassom (EAU). As condiÃÃes de processo para a ESP foram: pressÃo de 10342-11721 kPa; temperatura de 80ÂC; enxague de 5 min; tempo de extraÃÃo de 10 min em cada ciclo e purga de 200s. E para a EAU as condiÃÃes de processo foram: banho de ultrassom na frequÃncia ultrassÃnica de 40 kHz, potÃncia real de 135 W, densidade de potÃncia de 112500 W/m3 e tempo de extraÃÃo de 10 min em cada ciclo. Todas as extraÃÃes foram realizadas sequencialmente por trÃs vezes, gerando trÃs ciclos de extraÃÃes para cada amostra. Os solventes utilizados foram: hexano, Ãgua, soluÃÃes de metanol/Ãgua e etanol/Ãgua, nas proporÃÃes de 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50 (v/v), respectivamente. A extraÃÃo de pectina foi realizada sequencialmente apÃs a extraÃÃo dos compostos fenÃlicos, utilizando uma soluÃÃo aquosa de Ãcido cÃtrico 1%. As extraÃÃes da pectina foram realizadas seguindo as mesmas condiÃÃes de processo utilizadas na EAU e na ESP. As determinaÃÃes analÃticas realizadas no presente estudo foram: rendimento em massa dos extratos, aÃÃcares totais, determinaÃÃo do teor de polifenÃis totais, identificaÃÃo e quantificaÃÃo dos compostos e caracterizaÃÃo do polÃmero pÃctico. Os resultados apontam que a tÃcnica de extraÃÃo que se destacou foi a ESP, pois apresentou uma metodologia rÃpida e simples. O tipo de solvente mais indicado à o etanol, pois possui menor toxicidade ao consumidor. E a proporÃÃo 60:40 (v/v) revelou-se promissora, pois proporcionou um rendimento de extrato total de 36%, um teor de antioxidante de 466 mg/100g de casca de maracujÃ, um teor de 157 mg de luteolina/100g de amostra e 244 mg de isoorientina/100g de amostra. O rendimento de pectina extraÃda foi de 16g/ 100g de amostra tanto na ESP como para a EAU. A caracterizaÃÃo da pectina aponta que a estrutura pÃctica possui basicamente galactose e Ãcido galacturÃnico.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os biossurfactantes formam molÃculas anfipÃticas, que possuem em sua estrutura quÃmica segmentos hidrofÃbicos e hidrofÃlicos, espacialmente separados que auxiliam a formaÃÃo de emulsÃes e disponibilizam compostos à cÃlula microbiana. Em funÃÃo dessas caracterÃsticas, os emulsificantes reduzem a tensÃo superficial na interface das fases imiscÃveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsÃo. Com isso, este trabalho foi dividido em seis etapas: a primeira tendo como objetivo avaliar a produÃÃo de biossurfactante a partir da glicerina, proveniente da produÃÃo do biodiesel de soja, pela cepa comercial de Bacillus subtilis ATCC 6633, possÃvel produtora de biossurfactante que foi selecionada devido a sua habilidade em sintetizar biossurfactantes a partir de diferentes fontes de carbono; a segunda, resolveu-se avaliar o potencial de produÃÃo de surfactina por cepas de Bacillus sp. nÃo patogÃnicas isoladas da EstaÃÃo de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do CearÃ, com propÃsito de avaliar o maior potencial de produÃÃo do biossurfactante; a terceira, avaliar e otimizar experimentalmente a produÃÃo de biossurfactante em mesa agitadora, utilizando a cepa selecionada durante o screening; a quarta, produÃÃo do biossurfactante utilizando biorreator de 4 L; a quinta, caracterizar o biossurfactante produzido, determinando os grupos funcionais, os estudos de conformaÃÃo e estrutura dos compostos; a sexta, estudar o poder de emulsificaÃÃo do biossurfactante atravÃs da construÃÃo de diagramas de fases para uma posterior aplicaÃÃo do emulsificante. Inicialmente, foi analisada uma cepa produtora de biossurfactante de Bacillus subtilis (ATCC 6633), cultivada em meio de cultura contendo glicerina, um resÃduo da indÃstria do biodiesel, como fonte de carbono e energia, a fim de avaliar a viabilidade desta matÃria-prima na sÃntese de biossurfactante. Uma concentraÃÃo mÃxima de surfactina de 158,14 mg.L-1 foi obtida. Posteriormente, um screening com sete cepas isoladas de Bacillus sp. foi realizado quanto ao crescimento e produÃÃo de biossurfactante a partir da glicerina. Apenas duas cepas (LAMI005 e LAMI009) foram selecionadas atravÃs de dois mÃtodos indiretos, quanto a reduÃÃo da tensÃo superficial e a capacidade de emulsionar trÃs fontes hidrofÃbicas (querosene, Ãleo de soja e n-hexadecano). Foi avaliada a cinÃtica de crescimento e a produÃÃo de biossurfactante para as cepas selecionadas e o melhor resultado em frascos de Erlenmeyer foi realizado com Bacillus subtilis LAMI005, com concentraÃÃo de surfactina de 441,06 mg.L-1 e tensÃo superficial que manteve-se numa faixa estÃvel de 28,8  0,05 mN.m-1 com uma concentraÃÃo micelar crÃtica (CMC) de 19,8 mg.L-1. Posteriormente, ensaios foram realizados em biorreator de 4L, porÃm nÃo se atingiu a concentraÃÃo de surfactina produzida em mesa agitadora, devido, provavelmente, a condiÃÃes de aeraÃÃo, que nÃo foi monitorada quando os ensaios foram realizados em frascos agitados. A surfactina produzida em biorreator foi submetida a anÃlises de espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), atravÃs destes espectros foi confirmado que o biossurfactante produzido tinha caracterÃsticas similares a surfactina padrÃo da Sigma. O comportamento dos diagramas de fases demonstrou o potencial de emulsificaÃÃo do biossurfactante produzido nestes experimentos, que à bastante positivo em relaÃÃo à possibilidade de aplicaÃÃes do biossurfactante analisado em diversos setores industriais. / Biosurfactants are amphipathic molecules, which possess in their chemical structure hydrophobic and hydrophilic segments, separated spatially, that favor the formation of emulsions and improve the availability of compounds to microbial cell. Given these characteristics, emulsifiers reduce surface tension at the interface of immiscible phases, thereby allowing them to blend in, forming an emulsion. Thus, this study was divided into six stages: the first stage aimed at studying the biosurfactant producers using glycerol, a co-product of biodiesel production from soybean oil, the commercial strain of Bacillus subtilis ATCC 6633, a known biosurfactant-producing was selected due their ability to synthesize biosurfactants from different carbon sources; the second stage aimed at studying the potential of Bacillus sp. strains, isolated from the tank of chlorination, at the Wastewater Treatment Plant on the âCampus do Piciâ (WWTP-PICI), at the Federal University of CearÃ, in producing biosurfactants; the third step was to experimentally evaluate and optimize the production of biosurfactant in shaker, using the strains selected during the screening; the fourth step was the process by using a 4 L batch bioreactor; the fifth step was to characterize the biosurfactant produced by determining the functional groups through studies of conformation and structure of compounds; and the sixth, to study the emulsifying power of the biosurfactant produced by the construction of phase diagrams for a subsequent application of the surfactant. Initially, a biosurfactant-producing strain of Bacillus subtilis (ATCC 6633) was cultived in a culture medium containing glycerin, a residue of the biodiesel industry, as carbon and energy source, in order to evaluate the viability of this raw material in the synthesis of biosurfactants. A maximum concentration of surfactin of 158.14 mg. L-1 was achieved. Next, a screening with seven strains of Bacillus sp. was performed aiming to study growth and biosurfactant production from glycerin. Only two strains (LAMI005 and LAMI009) were selected through two indirect methods, surface tension reduction and the ability to emulsify three hydrophobic sources (kerosene, soybean oil and n-hexadecane). Kinetics of growth and biosurfactant production was evaluated for the selected strains and best results in Erlenmeyer flasks was achieved with Bacillus subtilis LAMI005, 441.06 mg.L-1 of surfactin concentration and the surface tension remained stable in the range of 28.8  0.05 mN.m-1 with a critical micelle concentration (CMC) of 19.8 mg.L-1. Later, tests were conducted in 4L bioreactor, but the concentration of surfactin obtained during grothw in shaker flasks were not achieved probably due to different aeration condition. The surfactin produced in bioreactor was subjected to analysis of the vibrational spectroscopy of Fourier transform infrared (FTIR), the spectra confirmed that the biosurfactant produced had similar characteristics to a standard of surfactin from Sigma. The behavior of phase diagrams showed the potential of the biosurfactant produced for emulsification, which is very encouraging regarding the possibility of biosurfactant applications in many industrial sectors.

A aplicação da tecnologia enzimática em óleos e gorduras vem se consolidando como uma alternativa atraente para a substituição dos processos químicos tradicionais. A hidrólise de óleos vegetais é um processo pelo qual se pode obter vários compostos de interesse industrial, possibilitando agregar valor tanto a cadeia produtiva como aos produtos finais. O presente trabalho teve como objetivo a produção de um biocatalisador ativo e estável a partir das células íntegras do fungo filamentoso Penicilliumcitrinumpara aplicação na reação de hidrólise de óleos vegetais. As células íntegras contendo lipase ligada ao micélio foram produzidas na sua forma livre e imobilizada em espumas de poliuretano cortadas em cubos de 6 mm de aresta. Os biocatalisadores obtidos foram caracterizados quanto suas propriedades bioquímicas e cinéticas incluindo valores ótimos de pH, temperatura e constantes cinéticas, utilizando o método de hidrólise do azeite de oliva. As células livres apresentaram valores ótimos de atuação em pH 7,5 e temperatura de 45 °C. O tempo de meia vida obtido a 60 °C foi de 1,81 h, com velocidade máxima de 267,33 U/g. Para as células imobilizadas, a melhor atuação da lipase ligada ao micélio foi em pH 8,0 e temperatura de 40 °C, com velocidade máxima de 123,24 U/g e tempo de meia vida a 60 °C de 2,23 h. Definidas as condições ótimas de atuação das células, a próxima etapa do trabalho consistiu em realizar a hidrólise do óleo de soja empregando inicialmente as células livres, avaliando-se os efeitos da temperatura, pH, agitação e uso de solventes. Com o objetivo de melhorar a produtividade do sistema, os parâmetros temperatura e razão mássica óleo/tampão foram otimizados por meio do planejamento experimental, em busca das melhores condições para a reação. A condição otimizada predita pelo planejamento fatorial foi temperatura de 37°C e razão mássica óleo/tampão fosfato de sódio 0,1M pH 7,0 de 20%, obtendo-se uma porcentagem máxima de hidrólise de 38,6% após 3 horas de reação empregando 10% m/m de biocatalisador em sua forma livre na presença de agente emulsificante. A etapa seguinte explorou a utilização de ondas ultrassônicas na hidrólise do óleo de soja sendo constatados incrementos significativos no grau de hidrólise máximo em um período de tempo de 9 h. Foram obtidos valores de 77 e 96% de grau de hidrólise com e sem agente emulsificante, evidenciando a influência positiva das ondas ultrassônicas na reação. A análise cromatográfica do hidrolisado revelou que as células de P. citrinumforneceram os principais ácidos graxos presentes no óleo de soja, com predominância dos ácidos graxos C18:1 e C18:2. A influência de óleos vegetais contendo diferentes composições em ácidos graxos (oliva, canola e girassol) também foi avaliada na reação de hidrólise, sendo constatada a preferência do biocatalisador livre na conversão em ácidos graxos de cadeia longa, presentes no óleo de girassol. Ao final, o desempenho do biocatalisador imobilizado foi investigado na reação de hidrólise do óleo de soja e revelou resultados promissores, com grau de hidrólise máximo de 55,7% em 12h de reação. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que o emprego de células íntegras como biocatalisador em reações de hidrólise de óleos vegetais é uma alternativa promissora à catálise convencional, principalmente na obtenção de ácidos graxos poli-insaturados, como ômega 6. / The application of enzymatic technology in oils and fats has been consolidated as an attractive alternative for the substitution of traditional chemical processes.The hydrolysis of vegetable oils is a process by which several compounds of industrial interest can be obtained, allowing to add value both the production chain and the final products.This study aimed to the production of an active biocatalyst and stable from whole cells of the filamentous fungus Penicillium citrinum for application in the hydrolysis reaction of vegetable oils.The whole cells containing intracellular lipase attached to the mycelium were produced in free and immobilized form polyurethane foams cut into cubes 6 mm edge. The biocatalysts were characterized as their biochemical and kinetic properties including optimum values of pH, temperature and kinetic constants. The free cells showed optimal values of activity at pH 7.5 and temperature 45 ° C.O half-life obtained at 60 ° C was 1.81 h, with a maximum speed of 267,33 U / g. For immobilized cells, the best performance of intracellular lipase was at pH 8.0 and 40 ° C, with a maximum speed of 123,24 U / g and half-life at 60 ° C for 2,23 h.After the optimum conditions of cell performance were determined, the next stage of the work consisted in hydrolysis of soybean oil using the free cells, evaluating the effects of temperature, pH, agitation and solvent use.In order to improve system productivity, the temperature parameters and ratio by weight oil / buffer were optimized through experimental design, in search of better conditions for reaction. The optimized conditions predicted by the experimental design was 37 ° C and weight ratio oil / 20% buffer to give a maximum percentage of hydrolysis of 38.6% after 3 hours of reaction using 10% m / m biocatalyst in free form in the presence of emulsifying agent. The next step explored the use of ultrasonic waves in the hydrolysis of soybean oil with significant increases in the degree of maximum hydrolysis in a time period of 9 h.The values of 77 and 96% of hydrolysis degree with and without emulsifying agent were obtained, evidencing the positive influence of the ultrasonic waves in the reaction.The chromatographic analysis of the hydrolyzate showed that the P. citrinumcells provided the main fatty acids present in soybean oil, predominantly C18:1 and C18:2 fatty acids.The influence of vegetable oils containing different compositions in fatty acids (olive, canola and sunflower) was also evaluated in the hydrolysis reaction, being verified the preference of the free biocatalyst in the conversion to long chain fatty acids present in sunflower oil.At the end, the performance of the immobilized biocatalyst was investigated in the hydrolysis reaction of soybean oil and showed promising results, with a maximum hydrolysis degree of 55.7% in 12 hours of reaction.The results obtained in this work demonstrate that the use of intact cells as a biocatalyst in hydrolysis reactions of vegetable oils is a promising alternative to conventional catalysis, especially in the production of polyunsaturated fatty acids, such as omega 6.

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