Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294457.pdf: 2125570 bytes, checksum: ce7374c662778761c2dcbe2a802c2680 (MD5) / As diferentes substâncias químicas orgânicas presentes nas formulações das tintas constituem substratos para o crescimento microbiano. Diferentes tipos de micro-organismos podem crescer nesses substratos se houverem condições ambientes favoráveis, comprometendo as funções decorativas e protetoras das tintas. Para evitar o crescimento microbiano são adotadas medidas preventivas por meio do emprego de biocidas na composição dessas tintas. O objetivo principal desse trabalho é avaliar o efeito biocida de nanopartículas de prata em tinta de composição poliuretânica hidrossolúvel. As nanopartículas de prata em fase aquosa foram preparadas por redução química, com as concentrações teóricas de 300, 500 e 1000 ppm e estabilizadas por dois agentes poliméricos diferentes, PVA e PVP. A caracterização deste insumo nanoparticulado foi realizada por espectroscopia de UV-Vis, espectroscopia de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), espalhamento de luz dinâmico (DLS), análises do potencial zeta e microscopia de transmissão eletrônica (MET). As dispersões de nanopartículas de prata sintetizadas se mostraram totalmente compatíveis com a tinta testada. Nos ensaios de estabilidade, tanto de prateleira como acelerada, foi verificado que a adição das dispersões de nanopartículas na tinta não proporciona qualquer tipo de instabilidade ao sistema. No filme de tinta aplicado avaliou-se o efeito das nanopartículas de prata no amarelecimento e variação do brilho através da exposição dos corpos de prova à radiação UV-B e posterior análise de espectrofotometria de cor e medidas do brilho. Foi verificado que o insumo de nanopartículas de prata não tem efeito sobre o brilho do filme de tinta, porém induz ao amarelecimento do mesmo. Nas concentrações testadas, verificaram-se resultados positivos para os ensaios de proteção "in-can" e de resistência a bactérias, para ambas as tintas preparadas com nanopartículas de prata, tanto com encapsulantes PVA quanto PVP. No ensaio de resistência a fungos, porém, ambas as tintas não apresentaram efeito inibitório satisfatório. Através da análise por espectroscopia de massa da água residual da imersão de painéis aplicados com a tinta contendo as nanopartículas de prata verificou-se que as nanopartículas não tendem a lixiviar, não comprometendo, assim, o meio ambiente e fazendo com que a tinta mantenha as propriedades biocidas por mais tempo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:16:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O uso de nanopartículas poliméricas como carreadores de fármacos tem sido investigado por aumentar a biodisponibilidade do fármaco e por permitir novas rotas de administração. Polímeros naturais apresentam elevada biodegradabilidade e biocompatibilidade, que são características importantes para estas aplicações biomédicas. No entanto, as propriedades dos polímeros naturais não são tão facilmente manipuláveis como a dos polímeros sintéticos. Neste contexto, nanopartículas blenda (misturas físicas) e híbridas (ligações covalentes entre os polímeros) de polímeros naturais e polímeros sintéticos podem ser uma alternativa interessante para modificação/controle da liberação de fármacos. Neste trabalho, a técnica de miniemulsificação/evaporação do solvente foi utilizada para preparar nanopartículas de PHBV (poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato)) e nanopartículas blenda PHBV, PS (poliestireno) e P(S-co-MAA) (poli(estireno-co-ácido metacrílico)). O PHBV de massa molar reduzida também foi utilizado para preparar nanopartículas híbridas com PS e P(S-co-MAA) via polimerização em miniemulsão. Os resultados mostraram que o PHBV de baixa massa molar apresentou menor separação de fases em todos os casos, resultando na formação de partículas com morfologia tipo core-shell devido às diferentes tensões interfaciais entre os polímeros e a água. Em relação às nanopartículas híbridas, o aumento da concentração de PHBV levou à redução da taxa de reação e à diminuição da conversão final de monômero, indicando a possibilidade dos radicais de PS em crescimento terem reagido com as duplas ligações terminais formadas durante a redução de massa molar do PHBV. As nanopartículas de PHBV de maior massa molar apresentaram maior degradação por hidrólise. Quando comparadas à degradação de micropartículas de PHBV, as nanopartículas mostraram uma redução da massa molar muito mais rápida devido a sua maior área superficial. Nanopartículas blenda PHBV/PS apresentaram redução da massa molar desprezível após 50 dias de hidrólise, mostrando a possibilidade de modificação da degradação das nanopartículas. Progesterona foi encapsulada nas nanopartículas de PHBV, blenda PHBV/PS e híbridas PHBV/PS e PHBV/P(S-co-MAA). Não houve alteração nas cinéticas de polimerização em miniemulsão em função da adição de progesterona. As maiores eficiências de encapsulação obtidas foram para as nanopartículas de PHBV estabilizadas com lecitina e para as nanopartículas híbridas PHBV/P(Sco-MAA) (95 e 99%, respectivamente). / Nanoparticles composed by natural polymers have been used in controlled release systems due to their biodegradability and biocompatibility. The use of polymer blends or hybrid polymers (presenting covalent bonds between two or more polymers) composed by natural and synthetic polymers is an interesting alternative to modify release rates. In this work the miniemulsification/solvent evaporation technique was used to obtain PHBV (poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) nanoparticles as well as PHBV/PS (polystyrene) and PHBV/P(S-co-MAA) (poly(styrene-co-methacrylic acid)) polymer blend nanoparticles. The influence of the preparation method, PHBV molecular weight, surfactant type and concentration, costabilizer type and concentration on the nanoparticles diameter was evaluated. In the case of the blend nanoparticles the evaluated experimental parameters were PS and PHBV molecular weights, and the amount of each polymer. Low molecular weight PHBV showed enhanced compatibility in all cases resulting in the formation of core-shell particles as expected due to the interfacial tensions between the polymers and the water phase. Hybrid nanoparticles composed by PHBV and P(S-co-MAA) or PS were also obtained. The increase in the PHBV amount led to a decrease in the polymerization rates as well in the total monomer conversion suggesting that the growing PS radicals may be reacted with the terminal double bonds of the reduced molecular weight PBHV. The hydrolytic degradation of the PHBV nanoparticles were evaluated for different temperatures, pH and molecular weights showing that the higher the molecular weight the higher the degradation. Nanoparticles degraded faster than PHBV microparticles due to the increased specific surface area. PS/PHBV blend nanoparticles presented negligible molecular weight reduction even after 50 days demonstration that the presence of PF can be used to modify the degradation rates. Progesterone was encapsulated in the PHBV nanoparticles (pure, blend and hybrid polymers). The miniemulsion polymerization kinetics were not affected by the presence of progesterone. The higher encapsulation efficiencies were found in the case of lecithin stabilized pure PHBV nanoparticles as well as in the case of PHBV/P(S-co-MAA) hybrid nanoparticles (95 and 99%, respectively).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:43:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303780.pdf: 1145249 bytes, checksum: 342df169017dc3c0dfce1f6e609eb2dc (MD5) / Fontes naturais sustentáveis de biomassa que existem em muitas regiões do mundo podem ser utilizadas como alternativas mais baratas para produção de gomas polissacarídicas de valor agregado industrial. Entre estas fontes que estão atualmente sendo procuradas para este propósito, plantas dos países com regiões áridas merecem atenção especial pela suas vantagens econômicas e ecológicas, como o baixo consumo de água e energia necessária para a exploração comercial. Nesse contexto, a cactácea Cereus hildmaniannus K. Schum vegeta naturalmente em solos pedregosos e com escassez de água. É uma espécie muito conhecida pela população rural do meio-oeste do Estado de Santa Catarina e tem se mostrado importante, pois apresenta potencial de domesticação e cultivo em escala. Esta cactácea apresenta-se, entre outras aplicações tecnológicas, como fonte do carboidrato complexo mucilagem. Esta possui elevada capacidade de absorver água e pode ser considerada como potencial hidrocolóide industrial, tanto na área alimentícia quanto em outras áreas. Nesse sentido, o presente trabalho visa contribuir para caracterizar este cacto quanto às suas potencialidades tecnológicas associadas à mucilagem presente em seu cladódio. Metodologia de extração aquosa e precipitação com etanol foi proposta, a qual se mostrou adequada para a obtenção do produto sólido. Foram realizadas análises de infravermelho, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura para caracterização da mucilagem em pó. O comportamento da mucilagem em solução aquosa foi avaliado pelas medidas do pH no ponto de carga zero e solubilidade. O comportamento reológico foi elucidado utilizando ensaios reológicos unidirecionais em um viscosímetro de cilindros concêntricos e a viscosidade intrínseca do biopolímero foi medida utilizando um viscosímetro de Cannon-Fenske. Os resultados indicaram que a mucilagem é estável até aproximadamente 200 °C e apresenta estrutura parcialmente cristalina. O modelo reológico que melhor ajustou os dados foi o modelo de Herschel-Bulkley para todas as concentrações avaliadas, exceto para a amostra a 0,10%, que foi mais bem ajustada pelo modelo de Bingham. Desta forma, a mucilagem de Cereus hildmaniannus K. Schum possui comportamento não-newtoniano e é dependente do tempo (tixotrópico) em temperaturas na faixa de 10 °C a 25 °C. / Sustainable natural resources of biomass that exist in many regions of the world may be used as less expensive alternatives for producing add-ed-value industrial polysaccharide gums. Among resources currently being sought for this purpose, indigenous plants from arid lands deserve special attention due to their economic and ecological advantages, such as the low input of water and energy needed for their commercial ex-ploitation. In this context, the cactus Cereus hildmaniannus K. Schum naturally grows in stony soil with lack of water. The specie is well-known by the rural population of the Midwest region of Santa Catarina State and has been important, as it presents potential for domestication and scale cultivation. This cactus presents, among several technological applications, as source of the complex carbohydrate mucilage. Mucilage has high capacity to absorb water and could be considered as a potential hydrocolloid for industrial use, such in food industry as in other areas. In this sense, this work aims to contribute to characterize this cactus in terms of its technological potential of the mucilage present in the cla-dodes. A methodology for aqueous extraction and precipitation with ethanol was proposed, which was adequate for obtaining the solid prod-uct. Fourier transform infrared, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy were employed to characterize the mucilage. The behavior of the mucilage in aqueous solution was evaluated by measuring the solubility and the pH at the point of zero charge. The rheological behavior was elucidated using unidirectional rheology in a concentric cylinders viscometer and the intrinsic viscosity of the biopolymer was measured using Cannon-Fenske glass viscometer. The results indicated that mucilage is stable until temperatures near 200 °C and has a partially crystalline structure. Herschel-Bulkley model successfully correlated data for all evaluated concentrations, except for the sample at 0.10%, which was adjusted using Bingham model. Thus, mucilage from Cereus hildmaniannus K. Schum has a non-newtonian behavior and is time-dependent (thixotrop-ic) in temperatures from 10 °C to 25 °C.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:37:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301491.pdf: 1634114 bytes, checksum: 2c28279a21d3b53c728f59666511eee8 (MD5) / Compósitos e nanocompósitos poliméricos são materiais que agregam propriedades mecânicas e de barreira à permeação a gases superiores aos materiais poliméricos tradicionais. O polipropileno e polietileno são poliolefinas derivados da reação de polimerização do propeno e etileno. As poliolefinas tem um amplo campo de aplicação, em particular, o setor de embalagens, recipientes e componentes para o setor eletrônico, sendo em alguns setores de aplicação regulamentado por normas especificas como para o uso de aditivos que lhe confere propriedades anti-chamas. Agentes retardantes de chamas podem ser incorporados em matriz polimérica através de varias técnicas de incorporação ou rotas. No presente estudo, foram desenvolvidos compósitos e nanocompósitos através da técnica de incorporação do estado fundido (extrusão) com a incorporação de argilas e agentes retardantes de chamas. Foram analisadas metodologias de incorporação, propriedades de flamabilidade, degradação térmica e propriedades mecânicas dos compósitos, bem como a morfologia presente para os nanocompósitos. A investigação preliminar através do ensaio de UL-94 vertical permitiu obter resultados preliminares dos compósitos e nanocompósitos que apresentaram bom desempenho. As análises estruturais morfológicas dos nanocompósitos em relação ao polipropileno e polietileno confirmaram a obtenção de uma estrutura com um grau de intercalação com boa dispersão das lamelas de argila ao longo da matriz poliméricas e aditivadas com retardantes de chamas. Análises térmicas constaram a diminuição da taxa de calor liberado tempo de ignição e alta liberação de fumaça, devido à combustão incompleta do material. Os ensaios mecânicos de tração indicaram que a presença de argila ocasiona um aumento das propriedades mecânicas de tração (como força de ruptura, módulo) em comparação ao polímero virgem. Os compósitos obtidos apresentaram resultados satisfatórios de flamabilidade a teores de retardantes de chamas interessantes condizentes a literatura. As analises térmicas mostraram menores tempos de ignição em comparação ao polímero virgem e também menor taxa de calor liberado. Apesar das boas propriedades de flamabilidade, as propriedades mecânicas foram influenciadas negativamente com adição dos agentes retardantes de chamas, obtendo propriedades de tração inferiores em comparação ao polímero virgem. / Composites and polymer nanocomposites are materials that add mechanical properties and barrier to permeation by gases superior to traditional polymeric materials. The polyolefin are polypropylene and polyethylene derived from the polymerization of propylene and ethylene. Polyolefin have a wide range of applications, in particular, the packaging industry-packing's, containers and components for the electronics sector, and in some application sectors regulated by specific rules as to the use of additives that give it special properties anti - throwers. Flame retardants can be incorporated into the polymer matrix through the incorporation of various techniques or routes. In this study, composites and nanocomposites were developed using the technique of incorporation of the melt (extrusion) with the addition of clay and flame retardants. Methodologies were analyzed for incorporation, flammability properties, thermal degradation and mechanical properties of composites, as well as the morphology gift for the nanocomposites. The preliminary investigation by testing UL-94 vertical possible to obtain preliminary results of composites and nanocomposites that showed good performance. Structural analysis of morphological nanocomposites compared to polypropylene and polyethylene confirmed to obtain a structure with a degree of intercalation with good dispersion of clay lamellae along the polymeric matrix and doped with flame retardants. Thermal analysis consisted of the reduction rate of heat release ignition timing and high release of smoke due to incomplete combustion of the material. The tensile test indicated that the presence of clay leads to an increase in tensile mechanical properties (such as tensile strength, modulus) compared to virgin polymer. The composites obtained satisfactory results of the flammability levels before Retard-consistent flame interesting literature. The thermal analysis showed me minors ignition times compared to the virgin polymer and lower rate of heat released. Despite the good flammability properties, mechanical properties were negatively impacted witch the addition of flame retardants, getting traction properties lower compared to virgin polymer.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225665.pdf: 1375070 bytes, checksum: f27c2c64648ba73f3c468028eaa1d122 (MD5) / A quantificação da magnitude de cada um dos fluxos celulares sempre foi um importante objetivo na engenharia metabólica, principalmente com relação à produção de metabólitos de interesse comercial ou científico. Uma ferramenta poderosa para determinação das taxas dos fluxos em vias metabólicas é a análise de fluxo metabólico (MFA), onde taxas de fluxos intracelulares são calculadas usando modelos estequiométricos de uma gama de reações intracelulares e aplicação de balanços de massa. No entanto, MFA por si só não fornece qualquer medida quantitativa do controle de fluxo, que é importante para manter as taxas de síntese e conversão diante de uma grande gama de condições externas. Além disso, o entendimento dos controles de fluxo é importante para modificação racional dos fluxos metabólicos, que é um dos objetivos centrais da engenharia metabólica. Tal informação é fornecida pela análise de controle metabólico (MCA). O MATLAB® apresenta uma família de funções que servem a aplicações específicas, chamadas toolboxes. Toolboxes são coleções de funções do MATLAB® (arquivos .M) que estendem o ambiente do MATLAB® para resolver classes particulares de problemas. O presente trabalho tem como objetivo principal a apresentação de um toolbox para o MATLAB® que integra a maioria das ferramentas e cálculos em análise de fluxo metabólico (MFA) e análise de controle metabólico (MCA), o ME Toolbox. A versão atual do ME Toolbox permite a obtenção de fluxos intracelulares, melhoria dos fluxos por reconciliação estatística, análise de sensibilidade, análise de fluxo metabólico usando métodos de marcadores isotópicos, e análise de controle metabólico para redes lineares e bifurcadas, abrangendo assim uma grande gama de possibilidades em engenharia metabólica. O ME Toolbox foi aplicado para produção de hidrogênio por Clostridium butyricum, um potencial substituto para combustíveis à base de carbono, e para produção de violaceína por Chromobacterium violaceum, pigmento de cor violeta que apresenta atividade antimicrobiana, antiviral, e antitumoral.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:59:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As argilas se constituem em meios adsorventes com uma estrutura muito porosa e fina cujo volume de vazios chega até 50% do volume total das partículas. Uma propriedade a ser considerada durante o processo de adsorção com argilas é o fenômeno de inchamento (swelling) que ocorre quando as partículas de argila entram em contato com soluções aquosas. Estas características inerentes ao material adsorvente dificultam a aplicação destes materiais em coluna de leito fixo devido a compactação do leito aumentando a perda de carga no sistema associada também ao surgimento do fenômeno de colmatação. O presente trabalho tem como objetivo estudar formas de diminuir estes efeitos, através da fixação de argila sobre a superfície de partículas poliméricas ou então, alternativamente, da utilização de uma manta de poliéster (Bidim®), separando e imobilizando camadas de argila, para utilização em colunas segundo processos contínuos de adsorção. Através de ensaios em batelada e em colunas de percolação, foi realizado o estudo da adsorção do corante antocianina comercial proveniente do repolho roxo em argila Tonsil Terrana 580 FF. Com esta mesma argila, e também com argila Spectrogel BP e sílica amorfa Dioxil-RH, foram efetuados alguns testes preliminares para a remoção de sódio residual do biodiesel em sistema batelada. Concluiu-se que o tratamento térmico pelo qual passa a argila no processo de fixação sobre o polímero pouco afetou ou atuou de forma benéfica, aumentando o seu poder adsortivo. Isto foi comprovado pelos ensaios de adsorção em batelada e melhoria nas características de área superficial, diâmetro e volume de poro observadas nas determinações de BET. Também as determinações de difração de raios-X, DTA e TG indicaram que não ocorreu mudança na estrutura cristalina da argila, mas apenas perda de moléculas de água livre. Os pellets formados de polietileno e argila em estufa apresentaram uma fixação homogênea da argila em sua superfície e a espessura da camada após o processo de adsorção e dessorção em batelada mostrou uma redução em torno de 50%. Com a técnica de planejamento experimental, foram analisados cinco fatores de operação (Temperatura, Tempo, Tipo de EVA, Rotação e Massa de polímero) na fixação de argila Tonsil Terrana 580FF no poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA), utilizando rotavapor adaptado. Verificou-se que os fatores temperatura e massa de polímero foram os mais significativos, sendo que, com o acréscimo da massa de polímero e da temperatura, a massa de argila fixada encontrou-se na região ótima de processo, em temperaturas na faixa de 140 a 170 ºC e massa de polímero de 50 a 80g. Em relação à proporção de massa de argila fixada:polímero, o processo com poliestireno de baixo peso molecular apresentou um valor em torno de 0,30, enquanto que o polietileno apresentou um valor de 0,13 e o EVA um valor de 0,11 g de argila por grama de polímero. Estes pellets recobertos apresentaram vantagens em relação à argila original, tais como facilidade de sedimentação e separação dos sólidos em processos batelada, pela ação da própria força gravitacional, sem a necessidade da adição de floculantes e/ou utilização de centrífugas. Nos processos contínuos de leito fixo, obteve-se melhor escoamento da fase fluida, com uma distribuição mais uniforme e maior velocidade de permeação, praticamente eliminando os problemas de compactação e colmatação. Em relação à opção de utilização da manta de Bidim®, pode-se chegar a um acréscimo de 100% na massa de adsorvente em comparação aos pellets recobertos com argila, atingindo-se um valor máximo testado de 12,5 g de argila em uma coluna com volume total de 16,8 cm3. As dificuldades neste sistema ficam por conta da vedação e uniformidade de molhamento do leito. As duas propostas de arranjo experimental se credenciaram para o processo de adsorção de corante do repolho roxo em argilas, apresentando vantagens consideráveis em relação à utilização do adsorvente "in natura" (pó), em sistemas em batelada e em coluna. No que se refere à remoção do sódio residual do Biodiesel, os três materiais adsorventes testados (argila Tonsil Terrana 580 FF, argila Spectrogel BP e sílica amorfa Dioxil-RH) se mostraram eficientes para a remoção do sódio residual do biodiesel, abaixo da concentração limite fixada pela legislação, ou seja, de 10 ppm.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226190.pdf: 3313663 bytes, checksum: 95e05b7148438bb3565aa0beb0e47750 (MD5) / A necessidade crescente de produtos de base florestal criou um déficit mundial, que precisa ser compensado pela utilização de novas estratégias para promover o aumento da produtividade no setor. Em adição, os programas brasileiros de reflorestamento têm que lidar com baixos níveis de fertilidade do solo que determinam o uso de quantidades muito elevadas de fertilizantes para manter a produtividade nos níveis atuais. Esta prática contribui para os altos custos de produção e para impactos ambientais. Estratégias biotecnológicas que tratam da inoculação das plantas com microrganismos promotores do crescimento, tais como os fungos ectomicorrízicos (fECM), são alternativas ao uso de fertilizantes químicos para o aumento da produtividade dessas áreas. A introdução dessa prática nos viveiros florestais depende da seleção de isolados fúngicos eficientes e do desenvolvimento de métodos de produção de inoculantes. No Brasil, um dos principais produtores de madeira no mundo, não há tentativas de introduzir a inoculação micorrízica como uma prática rotineira dos viveiros. Neste contexto, este estudo objetiva estabelecer uma tecnologia para produção de inoculantes de fECM através do cultivo submerso. A cinética de crescimento e de transferência do oxigênio durante o cultivo do fECM Rhizopogon nigrescens (isolado UFSC-Rh90) foi estudada em um biorreator airlift com circulação externa. Biorreatores airlifts são reconhecidos como eficientes para cultivo de microrganismos filamentosos que exigem elevada transferência de massa e baixas tensões de cisalhamento. Para este estudo, foi concebido um biorreator airlift de aço inoxidável com 5 L de capacidade. Esse biorreator era equipado com sensor de oxigênio dissolvido esterilizável e o separador de gás foi projetado para melhorar os parâmetros hidrodinâmicos, tais como a velocidade de circulação de líquido (ULr), o gás holdup (e) e, por conseqüência, o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). A velocidade específica de consumo de oxigênio (QO2) e o kLa foram determinados através do método dinâmico, onde a velocidade de sedimentação e o tempo de mistura foram considerados. Os resultados mostraram que o kLa, a velocidade específica de crescimento (µX) e de respiração (QO2) são afetadas pelo aumento da concentração da biomassa (X), o que ocorre principalmente devido ao aumento no tamanho dos pellets de micélio. Isso revela a importância da quantidade e do nível de fragmentação do inóculo na cinética de crescimento. Não foi possível determinar a concentração de oxigênio crítica (Ccrít) nesta situação porque a morfologia do crescimento promoveu uma deterioração contínua das condições de transferência durante o cultivo. Isso indica que níveis elevados de oxigênio dissolvido têm que ser mantidos durante a operação do biorreator. O maior valor de consumo global de oxigênio foi de 28 mgO2.L-1.h-1, para uma concentração celular de 6 g.L-1, durante um ciclo de cultivo com uma vazão específica de ar de 0,52 vvm. A quantidade de oxigênio necessária para a manutenção celular foi 2,36 mgO2.gcel.h-1, que correspondeu a 30% da QO2 média. A cinética de crescimento para outros cinco isolados - Scleroderma sp. (UFSC- Sc42), Rhizopogon vulgaris (UFSC-Rh106), Pisolithus microcarpus (UFSC-Pt116 e UFSC-Pt188) e Chondrogaster angustisporus (UFSC-Ch163) - foi estudada em frascos estáticos. Foram produzidos inoculantes de todos os seis isolados utilizando-se a técnica de imobilização em gel de alginato de cálcio, avaliando-se a viabilidade desses em relação ao tempo de armazenamento. A infectividade e eficiência do inoculante para plântulas de Eucalyptus e Pinus foram estudadas sob condições de estufa e viveiros. A adição de carvão ativado nas cápsulas de alginato favoreceu a viabilidade do micélio, mantendo-se em 100% após 6 meses de armazenamento sob refrigeração. Enquanto que no tratamento sem carvão, com exceção para os isolados do gênero Rhizopogon, a viabilidade era perdida logo após o encapsulamento. Isto indica a necessidade de realização de estudos fisiológicos e bioquímicos, a fim identificar os compostos tóxicos produzidos pelos fungos durante seu crescimento. Nos estudos de inoculação das plantas, verificou-se que todos os isolados foram capazes de colonizar as raízes, apresentando resultados positivos no seu crescimento. Os resultados mostram que a tecnologia de produção de biomassa de fECM em biorreator airlift apresenta alta eficiência. A veiculação em gel de alginato de cálcio pode manter a infectividade do inoculante durante longos períodos de armazenamento, sobretudo com a adição de carvão ao inoculante. The increasing need of forest products has created a worldwide deficit that has to be met by the utilization of new strategies to promote a higher productivity in the sector. In addition, Brazilian reforestation programmes have to deal with low levels of soil fertility which determine that very high amounts of fertilizers are necessary to maintain the productivity at the present threshold. This practice contributes to high production costs and to environmental impact. Biotechnological strategies dealing with plant inoculation with growth promoting microorganisms, such as ectomycorrhizal fungi (ECMf), is one alternative to the use of chemical fertilizers for increasing forest productivity. The introduction of this practice in forest nurseries depends on the selection of efficient fungal isolates and the development of inoculum production methods. In Brazil, one of the main timber producers in the world, there is no attempt to introduce controlled mycorrhization as one of the nursery practices. In this context, this study aims to establish a technology of ectomycorrhizal inoculum production through submerged cultivation. In one assay the kinetic of growth and oxygen transfer of an ECMf, Rhizopogon nigrescens (isolate UFSC-Rh90), was studied in an airlift bioreactor with external circulation. Airlift bioreactors are well known for their high efficiency in the cultivation of filamentous microorganisms whose growth demands high mass transfer rates and low shear rates. For this study a stainless steel 5-litter airlift bioreactor was conceived. This bioreactor was equipped with a sterilizable dissolved oxygen probe and the gas separator was designed in order to improve hydrodynamic parameters such as liquid circulation rate (ULr), gas holdup (e) and, by consequence, volumetric oxygen mass transfer coefficient (kLa). The specific oxygen uptake rate (QO2) and the kLa were determined through the dynamic method, taking into account the sedimentation rate and mixing time. Results show that kLa, as well as the specific growth (µX) and respiration rates, are affected by the increase in biomass concentration, which happens mainly through the increase of the size on the mycelium pellets. This indicates the importance of the concentration and the level of inoculum fragmentation on the kinetics of growth. It was impossible to determine the critical oxygen concentration (Ccrít) in this situation because growth morphology promoted a continuous deterioration of the transfer conditions during the course of cultivation. This indicates that high levels of dissolved oxygen have to be maintained during the operation of the bioreactor. The highest value of global oxygen uptake observed was 28 mgO2.L-1.h-1, for a cell concentration of 6 g.L-1, during a cultivation cycle with a specific air flow rate of 0.52 vvm. The amount of oxygen necessary for cell maintenance was 2.36 mgO2.gcell.h-1, which corresponded to 30% of the average QO2. Growth kinetics of five other isolates - Scleroderma sp. (UFSC-Sc42), Rhizopogon vulgaris (UFSC-Rh106), Pisolithus microcarpus (UFSC-Pt116 and UFSC-Pt188) and Chondrogaster angustisporus (UFSC-Ch163) was also studied in static flasks. Inocula of all the six isolates were produced using the calcium alginate immobilization technique and their viability in relation to storage time was evaluated. Their infectivity and efficiency towards Eucalyptus and Pinus seedlings was studied under greenhouse and nursery conditions. The addition of activated charcoal to the alginate beads improved mycelium viability up to 100% even after 6 months of storage under refrigeration. This indicates that physiological and biochemical studies have to be carried out in order to identify toxic compounds produced by the fungi during their growth. In the inoculation studies, all isolates were able to colonize roots and had a positive effect in the plant growth. Results show that the technology of ECMf biomass production in airlift bioreactors presents high efficiency. The immobilization of the inoculum in calcium alginate contributes to maintain fungal infectivity during a long period of storage, mainly with the addition of activated charcoal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225985.pdf: 2489469 bytes, checksum: f9317609185391153b21ab5ba854dc83 (MD5) / Os ésteres são importantes compostos orgânicos, utilizados em diversos setores industriais como petroquímica, alimentos, cosméticos, tintas e vernizes, entre outros. Uma grande aplicação deles está relacionada à sua utilização como aromas. Quando sintetizados utilizando enzimas como catalisador podem ser considerados aromas naturais, aumentando seu valor no mercado. Nesse trabalho estudou-se a obtenção do éster alifático (aroma) octanoato do n-pentila por esterificação direta utilizando enzima Lipozyme TL IM como catalisador. Foi verificada a influência da concentração inicial dos reagentes (0,1 a 0,95 mol.L-1) na velocidade inicial da reação em função da temperatura de síntese (30, 40 e 50 ºC). A velocidade inicial da reação foi determinada através do consumo de ácido octanóico ao longo do tempo. A concentração de ácido foi determinada por titulação ácido-base com solução alcoólica de KOH e o éster caracterizado por FTIR. Modelos cinéticos encontrados na literatura foram ajustados aos dados experimentais. Os resultados obtidos demonstram que a enzima sofre inibição em concentrações iniciais de substrato acima de 0,65 mol.L-1, para qualquer valor de temperatura utilizada. A velocidade máxima atingida pela reação possui valores aproximados de 0,0067, 0,0092 e 0,0080mol.L-1.min-1 para 30, 40 e 50ºC, respectivamente. O modelo proposto por Wu e colaboradores se adaptou bem ao comportamento reação. Os parâmetros Ki= 0,738 0,032 mol.L-1e n= 17,11 1,83 mostraram ser independentes da temperatura. O parâmetro Vm mostrou ser afetado pelo efeito da temperatura, apresentando valores de 0,0163 (30 ºC), 0,0298 (40ºC) e 0,0155(50ºC)mol.L-1.min-1. Para o parâmetro Ks ele variou de maneira dependente a Vmax atingindo valores de 0,969, 1,473 e 0,702 mol.L-1 para as temperaturas de 30, 40 e 50ºC respectivamente. A enzima pode ser reutilizada por aproximadamente 6, 16 e 26 vezes para as temperaturas de 50, 40 e 30ºC, respectivamente. A maior quantidade de éster produzida pode ser obtida à temperatura de 30ºC (0,057 mol) para bateladas de 10 mL com concentração inicial dos reagentes igual a 0,65 mol.L-1.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:05:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241123.pdf: 1031629 bytes, checksum: 7b688c7595aaabc2059342202dc95498 (MD5) / Em geral classifica-se a reciclagem de resíduos como parte fundamental do desenvolvimento de qualquer país, mas até pouco tempo atrás, era empregada apenas como redução de custos. Esta visão aparentemente tem se alterado, sobretudo em função de pesquisas desenvolvidas para diminuir os custos dos produtos por meio da incorporação de resíduos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporação de celofane originário de resíduos da agroindústria na fabricação de embalagens de polpa moldada, visando à melhoria de suas propriedades físicas e mecânicas e também buscando a geração de produtos com propriedades diferenciadas. Esta é uma abordagem preliminar para a realização do uso do celofane pós-consumo em uma cadeia de reciclagem. Embora o celofane não apresente problemas relacionados à contaminação do meio ambiente, não existe uma utilização bem definida para os seus resíduos, sendo na maioria das vezes incinerado. Portanto este material poderia ter uma destinação mais nobre do que a atual em função das quantidades geradas. A incorporação do celofane permite não apenas a redução do custo com a matéria-prima, mas também ganhos indiretos com a redução do uso de recursos naturais. O termo polpa moldada é uma expressão técnica que é usada pela indústria de papel e abrange o processo de desagregação ou separação das fibras de jornal e aparas de papel em geral e moldagem na forma de um produto acabado. A celulose, na forma de papel, é misturada à água e a produtos químicos para formação de uma massa que depois é moldada, dando origem a produtos como embalagens ou bandejas para acondicionamento, transporte e proteção de hortifrutigranjeiros, etc. Neste trabalho se testou a utilização de diferentes concentrações de celofane na composição da pasta celulósica produzindo assim, uma pasta de celulose/celofane que foi utilizada para a moldagem das bandejas. Para melhorar as propriedades mecânicas das bandejas foram utilizados o amido e o poli(acetato de vinila) como agentes aglutinantes. Foram acrescentadas 4%, 2% e 1% de amido e poli(acetato de vinila) às polpas produzidas. Foram realizados testes de tração para avaliar a resistência das bandejas produzidas. As análises de tensão de escoamento, tensão máxima e alongamento de ruptura das bandejas produzidas, se comparadas com as caixas de ovos comerciais, apresentaram bons resultados, indicando que o método proposto pode ser uma boa alternativa para a aplicação de resíduos de celofane. Os melhores resultados foram obtidos com a adição de 4% de amido a polpa de celulose e celofane. Mas as bandejas produzidas apresentaram pouca resistência ao contato direto com a água. Uma alternativa para a utilização destas bandejas seria no acondicionamento de frutas e verduras que não necessitam de refrigeração.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233701.pdf: 6761763 bytes, checksum: b6dc1d517c055b53d3ef86256eb53763 (MD5) / As argilas são utilizadas como matéria-prima para diversas aplicações na indústria. Nestes processos industriais as argilas mais procuradas são as bentonitas. As bentonitas são argilas amplamente encontradas na natureza e possuem propriedades tecnológicas bastante atraentes para o desenvolvimento de produtos para as mais variadas áreas. As propriedades tecnológicas que mais despertam o interesse industrial são: (a) capacidade de troca de cátions, (b) grau de inchamento, e (c) alto poder de adsorção. Estas propriedades podem ser modificadas através de tratamentos térmicos e também por tratamentos químicos. Os métodos de obtenção de argilas organofílicas têm sido estudados extensivamente. As argilas organofílicas são argilas quimicamente modificadas sendo o agente transformador a espécie química de amina quaternária. O processo para obtenção de argilas organofílicas consiste na preparação de uma solução de sal quaternário de amônio que contém os cátions orgânicos. Esta solução é adicionada à suspensão de bentonita proporcionando assim a troca dos cátions trocáveis inorgânicos da bentonita pelos cátions trocáveis orgânicos da solução de sal quaternário. O Brasil possui depósitos de bentonitas policatiônicas na região nordeste nos estados da Paraíba, Piauí, Pernambuco e Bahia. Também na região sudeste nos estados de São Paulo e Minas Gerais. Na Região Sul no estado do Paraná também foram observadas jazidas de bentonita. A produção interna bruta de bentonita ainda é modesta. Em 2002 as reservas brasileiras de bentonita totalizaram 78 milhões de toneladas das quais 46,1% são relativos às reservas medidas. A produção nacional de bentonita bruta obteve um aumento expressivo de 62% e a beneficiada um acréscimo mais modesto de 9,1% por isso a exportação da bentonita brasileira é ainda pouco significativa. O Brasil continua importando cerca de 27% dessa matéria-prima principalmente de países da América latina como Argentina, de onde são importados 48% destes bens primários. Neste trabalho de tese três tipos de bentonitas de formações distintas foram usadas como matéria-prima para a obtenção de organofílicas. Uma bentonita nacional do estado do Paraná, município de Quatro Barras e duas outras importadas da Argentina. As bentonitas da Argentina são da província de Neuquén (região centro-oeste), e da província de San Juan (região oeste). O agente transformador utilizado foi um sal quaternário de amônio importado e comercializado pela Fluka, denominado cloreto de alquil benzil dimetil amônio ou cloreto de benzalcônio. O objetivo da pesquisa é estudar o grau de adsorção das bentonitas organofílicas desenvolvidas com relação às micotoxinas. Micotoxinas são poluentes orgânicos encontrados em grãos e rações administradas aos animais. Existem pelo menos 200 tipos de micotoxinas catalogadas. Dentre estas, 14 são carcinogênicas. Nesta tese dois tipos de micotoxinas chamadas Aflatoxina B1 e Fumonisina B1 foram estudadas. Elas são as de maior ocorrência no Brasil e em países da América latina. A etapa inicial do trabalho de tese foi realizar um estudo químico e mineralógico nas bentonitas naturais usando técnicas e métodos como análise química, difração de Raiox X, análises térmicas, densidade real, porosidade, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho e cromatografia líquida de alta eficienciência. A segunda etapa foi realizar a transformação organofílica utilizando o sal quaternário cloreto de benzalcônio. Na terceira etapa, um estudo químico e mineralógico foi realizado com o objetivo de verificar as transformações efetivadas com o processamento organofílico nas três bentonitas organofílicas desenvolvidas. E o teste de adsorção in vitru foi realizado nas amostras organofílicas. Os resultados mostram que as três bentonitas organofílicas desenvolvidas conseguem adsorver melhor as aflatoxinas B1 e fumonisinas B1 que antes do tratamento com o sal quaternário de amônio. Numa comparação entre as três bentonitas estudadas os melhores níveis de adsorção para as micotoxinas estudadas foram observados para a bentonita de Neuquén. Clays are used as row material for different applications in industrial processes. In addition, bentonites are mainly searched to use in these Bentonites are a kind of clay widely found in nature and they have technological properties being suitable for the development of products used in several areas. The main technological properties are: (a) cation exchange capacity, (b) swelling degree, and (c) high adsorption. These properties can be modified by way of thermal treatments and also by chemical ones. Methods to obtein organophilic clays have been studied deeply. Organophilic clays are obteined by modifying natural clays with chemical processes by using the quaternary amine. The obtention process of organophilic clays is made up of the preparation of a solution of ammonium quaternary salt which has organics cations. This solution is added to a bentonite suspention given, in this way, the interchange between inorganic interchanging cations of the bentonite and the organic ones of the solution of salt. Brazil has deposits of policationic bentonites in the northeast region in the states of Paraíba, Piauí, pernambuco and Bahia. In the southeast region in the states of São Paulo and Minas Gerais, too. In the south region, more precisely, in the states of Paraná deposits of bentonite were observed. However, the internal production is still modest. In 2002 the Brazilian reserves of bentonites were 78 millions of tons which 46,1% were relative to measured reserves. The national production of row bentonite has shown an important increase of 62%. An the other hand, the production of improved bentonites has had a modest increment of 9,1%. For this reason, the explotation of Brazilian bentonites is not very significant. Brazil imports almost 27% of this kind of clay, mainly of coutries of latin American as Argentina. In this Thesis, three kinds of bentonites were used as row material to obtain organophilic clays. One national bentonite from Paraná, Quatro Barras and two imported from Argentina. The Argentinian bentonites were from Neuqén province (West Center Region) and San Juan province (West Region). A imported ammonium quaternary salt which is called as dimethil benzil alquil ammonium chloride or benzalkonium chloride was used as transforming agent. The objective of this research is to study the degree of adsorption of the developed organophilic clays when they are used to adsorb mycotoxins. Mycotoxins are organic pollutes found in animal feed as for example corn grains. There are aproximately 200 sorts of identified mycotoxins. Among them, 14 are cancerogenic. The latter set, two mycotoxins were studied, namely Aflatoxin B1 and Fumonisin B1 since they appears frequently in Brazil and the rest of countries of latin America. First at all, the chemical and mineralogic study of the natural bentonites were performed by using methods and techniques as chemical analysis, X ray diffraction, thermal analysis, real density porosity, scanned electronic microseopy, infrared spectroscopy and high efficiency liquid chromatography. After that, the transformation in organophilic clay by using the benzalkonium chloride salt took place. Finaly, a chemical and mineralogic study was corried out in order to verify the organic transformations into the three developed organophilic bentonites. The in vitru adsorption test was made with the organophilic samples. Its results showed that the three organophilic bentonites adsorb Aflatoxins B1 and Fumonisins B1, being their adsorption degrees larger than the respective ones for the natural bentonites. By comparing these results, it is possible to see that the better result was obtained for the bentonite of Neuquén.