A rapidez da passagem do estágio da bancada para a produção industrial, a rentabilidade econômica do projeto e o custo de investimento da implantação do projeto proposto são medidas da eficiência no desenvolvimento de processos químicos. Com o projeto de experimentos obtém-se uma redução de custo na etapa da experimentação, pela redução no número de experimentos, além de permitir um projeto de um produto com custo e qualidade otimizados. Neste trabalho, o projeto experimental ótimo é aplicado a dados experimentais da reação de interesterificação química da estearina de palma com óleo de linhaça. A gordura obtida pela reação de interesterificação é uma gordura isenta de gorduras trans e possui características nutricionais interessantes devido ao óleo de linhaça, que é a maior fonte do ácido graxo alfa-linolênico, um ácido graxo da família ômega-3. Os dados experimentais são utilizados para desenvolver modelos matemáticos aos quais é aplicada a otimização. Com isto, são previstos pontos ótimos, que são testados. Novos experimentos são realizados na vizinhança dos pontos ótimos. São aplicados os critérios de projeto experimental ótimo D-ótimo e G-ótimo para propor novas condições para a realização de experimentos. Uma vez obtidos estes pontos eles são adicionados aos modelos iniciais para a obtenção de novos parâmetros e é aplicada uma nova etapa de otimização. Nesta metodologia, a cada etapa são desenvolvidos e otimizados modelos matemáticos a partir dos dados experimentais, feita a verificação do ponto ótimo pela realização de experimentos e se esta não é confirmada, são aplicados os critérios de projeto experimental ótimo para a geração de novos pontos que trazem a melhor informação para ser adicionada aos modelos matemáticos. Este procedimento é repetido até a validação do ótimo. Neste trabalho são feitas duas iterações da metodologia onde pode ser observado a melhora de resultados obtidos a cada iteração. / The speed at which a process goes from laboratory to industrial scale, the economic rentability of the final project and the investment cost of the proposed project are measures of the efficiency in the development of chemical processes. With the experimental design a reduction of cost in the stage of the experimentation is obtained, by the reduction in the number of experiments, leading to the project of a product with optimum cost and quality. In this work, the application of optimal experimental design to data of the chemical interesterification reaction of palm stearin with linseed oil is presented. The fat produced by the interesterification reaction is free of trans fatty acid and has intreresting nutricionals characteristics due the linseed oil, which is the most important source of alpha-linolenic fatty acid, a omega-3 family fatty acid. The experimental data are used in order to develop mathematical models to which optimization is applied. New experiments, in the vicinity of the predicted optima, are performed and experimental optimal design, D-optimal and G-optimal, is applied in order to generate new conditions for experiments. Once these points are obtained, they are added to the initial models in order to obtain new parameters to which a new stage of optimization is applied. In this methodology, at each stage, mathematical models are developed and optimized from the experimental data and the optima are verified experimentally, and if they are not confirmed, the criteria of optimal experimental design is applied for the generation of new points that bring the best information to be added to the mathematical models. This procedure is repeated until the validation of the optimum. In this work two iterations of the methodology are implemented and the improvement of the results can be observed at each iteration.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Climatic changes, largely induced by the use of fossil fuels and the concern with the sustainable development, has become renewable sources of energy extremely important. Nowadays, renewable sources of energy can be obtained, among several available processes, starting from transesterification, esterification and pyrolysis reaction. The esterification reaction can be carried out with homogeneous and heterogeneous catalysts, being them acids or basic. The use of heterogeneous acid catalysis it is preferable when intend to reduce significantly thr number separation and purifications stages the products, as well as, the possibility of reuse of the catalyst. In this context, researches have been developed using heterogeneous catalysts with the aim to study the biofuels obtaining. The aim os this work was to develop sulphated mesoporosos catalysts and it application in the biofuels production. The sample of MCM-41 was synthesized by the hydrothermal method, and it sample was submeted to sulphatation aiming obtain acid catalysts with different sulfphate concentrations. The catalysts were characterized by X-ray diffraction and infrared spectrocopy. The catalytic activity of the materials was evaluated in a batch reactor through the model reaction of oleic acid esterification. Through the X-ray diffaction results was observed that MCM-41 was obtained with success, because it presented the characteristic picks of the mesopouros structure mesoporosa. Infrared spectroscipy showed that calcination method carried out sucefuly with the elimination of the organic template, and, they were observed the main vibrational bands regarding the sulphate linked on the MCM-41 structure. The results obtained from the catalytic activity, in the esterification reactions were promising, because all the catalysts samples presented catalytic activity for the reaction at several temperatures. Levels of conversion of the sulphated MCM-41 were observed near to the of the reference catalysts, the sulphated zirconia and niobia. / As mudanças climáticas, induzidas em grande parte pelo uso de combustíveis fósseis e a preocupação com o desenvolvimento sustentável, tem tornado as fontes renováveis de energia extremamente importantes. Nos dias atuais, fontes renováveis de energia podem ser obtidas, dentre vários processos disponíveis, a partir de reações de transesterificação, esterificação ou pirólise. A reação de esterificação pode ser conduzida tanto com catalisadores homogêneos quanto heterogêneos, sendo eles ácidos ou básicos. O emprego da catálise ácida heterogênea é preferível quando se pretende reduzir significativamente o numero de etapas de purificação dos produtos, bem como a possibilidade de reuso do catalisador. Neste contexto, pesquisas têm sido desenvolvidas utilizando catalisadores heterogêneos com o objetivo de estudar a obtenção de biocombustíveis. Este trabalho teve como finalidade desenvolver catalisadores mesoporosos sulfatados para a aplicação na produção de biodiesel via catálise ácida. A amostra de MCM-41 foi sintetizada pelo método hidrotérmico e foi submetida à sulfatação, de modo a se obter catalisadores ácidos com diferentes teores de sulfato no MCM-41. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios-X e espectroscopia na região do infravermelho. A atividade catalítica dos materiais foi medida em reator de batelada, através da reação modelo de esterificação etílica de acido oléico. Através dos resultados de difração de raios-X, foi observado que o MCM-41 foi obtido com sucesso, pois apresentou os picos característicos da estrutura mesoporosa. As análises de espectroscopia na região do infravermelho mostraram também que o método de calcinação foi promissor na eliminação do direcionador orgânico, tendo sido também observadas as principais bandas vibracionais referentes ao sulfato, ligado na estrutura do MCM-41. Os resultado obtidos em relação à atividade catalítica na reação de esterificação foram promissores, visto que todas as amostras obtidas apresentaram atividade catalítica para a reação de esterificação, a várias temperaturas. Foram observados níveis de conversão do MCM-41 sulfatados, próximos aos dos catalisadores de referência, à base de zircônia e nióbia sulfatados.

Orientador: Ulf F. Schuchardt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T20:28:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sales_HenriqueJorgeSousa_D.pdf: 2216336 bytes, checksum: 8961d924bfe31e720b51411a6194bd10 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, estudamos a esterificação seletiva química e enzimática para a separação dos esteróis, ácidos resínicos e ácidos graxos do resíduo oleoso de madeira, o Crude Tall Oil (CTO). A reação de esterificação enzimática (Candida antartica, lípase do tipo B) foi otimizada utilizando-se um planejamento fatorial 2. Os fatores estudados foram o tempo de reação (h), a temperatura da reação (°C), o teor de catalisador (%), o teor de metanol (%) e o teor de água (%). Com o aumento da temperatura de 24 para 60 °C observamos uma redução média na taxa de conversão de 26,6 %. O aumento da percentagem de metanol de 5 para 15 % também apresentou um efeito negativo na taxa de conversão de 13,1 %; isso indica uma inativação térmica (com a aumento da temperatura) e uma inativação do sítio ativo da enzima pelo metanol. O aumento da porcentagem de água de 0 para 15 % e do tempo de reação de 6 para 24 h apresentou um aumento de 31,2 e de 8,1 %, respectivamente, para a conversão. A interação entre a água e o metanol apresentou um efeito positivo de 22,5 % sobre a conversão, sendo que a melhor condição foi a de efetuar a reação à baixa temperatura (24 °C) com altos teores de água (10-15%) e metanol (10-15%). A adição do metanol em duas etapas também favoreceu a reação, devido ao efeito de desativação que o metanol tem sobre a enzima. O processo foi implementado em produção, onde 13,7 tons de CTO foram esterificadas em um tanque de 25 m e, após 166 h de reação, o índice de acidez caiu de 153,5 para 57,4 mgKOH/g. Através das análises do teor de ácidos resínicos livres, constatamos a total esterificação dos ácidos graxos presentes no CTO. O catalisador enzimático foi adsorvido em polipropileno e foram produzidos dois catalisadores heterogêneos com 0,2 g/g e 0,5 g/g; a relação 0,2 g/g foi a que apresentou a melhor relação custo-benefício para as reações em batelada. O catalisador heterogêneo foi empacotado em uma coluna, e essa foi utilizada para os experimentos de esterificação contínua. O catalisador se mostrou estável por mais de 50 dias. Comparando a performance do processo enzimático x processo químico, o catalisador enzimático apresentou melhor produtividade e seletividade. O resíduo obtido pelo fracionamento em um evaporador thin film apresentou um alto teor de esteróis livres (1,83%) e esteróis esterificados (22,31%). A fração leve do CTO esterificado foi fracionada em uma coluna de destilação piloto. Com este novo processo, obtivemos ésteres metílicos com alto grau de pureza e isento de contaminação por ácidos resínicos. No processo de purificação por destilação, obtivemos ácidos resínicos com 72,3% de pureza. O processo de esterificação seletiva e de fracionamento do CTO foi patenteado pela Cognis do Brasil. / Abstract: A process for obtaining fatty acid alkyl esters, rosin acids an sterols from Crude Tall Oil was developed. As first process step, a chemical or enzymatic esterification has been proposed. It has been shown that the enzymatic esterification of crude tall oil is technically and economically feasible. A 2 experimental design, to optimize the enzymatic process, was done. The factors studied were; reaction time (h), temperature (°C), catalyst (%), methanol (%) and water (%). Increasing the temperature to 60 °C, the conversion decreased 26.6%. The use of high amount of methanol resulted on a conversion of 13.1%. The increase of reaction time and amount of water improved the conversion in 8.1 % and 31.2 %. The best conditions found were reaction time (24 h), temperature (25 °C), water (10-15 %) and methanol (10-15 %). Dosage of methanol must be used because with higher amount of alcohol occurs deactivation of the enzyme. The laboratorial scale experiments were successfully, transferred to a 25 m pumped reactor in the industrial plant. An acid value reduction from 153.5 to 57.4 in 166 hrs could be achieved. Using an immobilized biocatalyst, 0.2 g/g and 0.5 g/g, experiments in a stirred reactor have been performed. The best results were obtained with the 0.2 g/g catalyst system. The biocatalyst was used for successive batches. A continuous process in a column was successfully performed in laboratorial scale. The column was stable for more then 50 days in continuous operation. We compared the performance of enzymatic and chemical esterification. The enzymatic process has better productivity than the chemical process. The separation of the methyl esters and rosin acids from the sterol borates by thin film distillation produced a pitch with (1.83 %) of free sterols and (22.31 %) of total sterols. The separation of the methyl esters from the rosinic acids by distillation produced a high purity methyl ester free of resinic acids and a resinic acid with 72.3 % of purity. The process consists of five steps: 1- Enzymatic and chemical esterification of the tall oil fatty acids with methanol to convert the TOFA in methyl esters; 2- Stripping of water/methanol; 3- Esterification of the free sterols with boric acid. 4- Separation of the methyl esters and rosinic acids from the sterol borates by distillation and 5- Separation of the methyl esters from the rosinic acids by distillation. The process was patented by Cognis Brasil. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T23:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_MariaCristinade_D.pdf: 4065540 bytes, checksum: 5894b9d4ab32275a40a9981e9744c1b7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho tem por finalidade propor o projeto conceitual de plantas alcoolquímicas a partir de dados experimentais de reações químicas em escala de laboratório, utilizando Simulador Comercial, no caso Aspen Plus (Versão 2006). A exaustão das fontes de energia baseada em combustíveis fósseis e as preocupações ambientais em torno do aumento do dióxido de carbono e do aquecimento global são crescentes. Assim, o uso de energia renovável/sustentável é uma realidade. Nos últimos trinta anos, a produção de etanol da cana-de-açúcar no Brasil avançou para 17 bilhões de litros, com perspectivas de atingir 35,7 bilhões de litros em 2012-2013 de acordo com dados UNICA (União da Indústria de Cana-de-Açúcar). O Brasil tem a grande oportunidade de desenvolver e usar derivados do etanol, ou seja, fazer uso inteligente da chamada Alcoolquímica e a partir de dois átomos de carbono gerar todos os produtos feitos à base de petróleo, de forma integrada ambientalmente e de maneira capaz a se ter uma alta sustentabilidade global. A Planta de Esterificação do Etanol com ácido acético em fase vapor empregando o pentóxido de nióbio hidratado (nome comercial: ácido nióbico) teve como suporte a pesquisa de Oliveira (1991) e Oliveira e Nascimento (1991) quanto à cinética para o reator. As plantas projetadas tiveram como escopo a alta pureza dos produtos e reagentes remanescentes no processo com a finalidade de serem reciclados e responderem a qualidade tanto ambiental quanto comercial. Foi seguida a premissa de se procurar usar apenas um solvente, além da água que, ao contrário da maioria dos processos industriais, ao final é obtida com alta de pureza. Foram projetadas duas plantas denominadas configuração e configuração S. Da série de testes experimentais realizados por Araújo (2003) e Araújo e Sprung (2003), foi escolhido o catalisador do tipo hidrotalcita calcinado a 650°C composto de cobalto e alumínio, uma vez que este foi mais seletivo em relação aos produtos obtidos (etileno, acetaldeído, acetato de etila, hidrogênio e traços de éter etílico). A planta usando este catalisador também gerou produtos com alta pureza como o acetato de etila, etileno e água, sendo o hidrogênio 100% puro e o acetaldeído com faixas de 95,5 a 99,9% tendo como resíduos os azeótropos formados com a água e o éter etílico, portanto não separáveis por técnicas convencionais. / Abstract: The objective of this work has the purpose to conceptually design alcohol chemistries plants from experimental reactor data being used commercial simulator (Aspen Plus). The exhaustion of the sources of energy based on fossil fuels and the environmental concerns about the increase of the carbon dioxide and of the global heating are growing. In this way, the use of renewable and maintainable energy is a reality. In the last thirty years, the production of ethanol of the sugar-cane in Brazil moved forward 17 billion liters, with perspectives of reaching 35,7 billion liters in 2012-2013 in agreement with data from UNICA ((Union of the Industry of Sugar-Cane). Brazil has the large opportunity to develop and to use derived of the ethanol, in other words, to do intelligent use of the call Alcohol-chemistry and starting from two atoms of carbon to generate large quantity of products originally based on petroleum, in way integrated with the environment. The Plant of ethanol esterification with acetic acid in vapor phase using the pentoxide niobic hydration (trade name: acid niobic) had as support the works of Oliveira (1991) and Oliveira and Nascimento (1991) in relation to the kinetics for the reactor. The projected plants had as mark the purity of the products and of the remaining reagents in the process with the purpose of recycle them and they answer the environmental and commercial qualities. The intention was to use only one solvent, besides the use of water that, contrarily to the most of the industrial processes, at the end, it is generated with high purity. Two plants were projected: the configuration ? and the configuration S . Of the series of tests accomplished by Araújo (2003) and Araújo and Sprung (2003), it was chosen the catalyst of the type hydrotalcite calcined at 650°C composed of cobalt and aluminum, because this was more selective in relation to the obtained products (ethylene, acethaldehyde, ethyl acetate, hydrogen and residues of ethyl ether). The plant using this catalyst also generated products with high purity as the ethyl acetate, ethylene and water being the hydrogen 100% pure and the acethaldehyde with strips from 95,5 to 99,9% having as residues the azeotropes formed with water and ethyl, which can not be separated by conventional processes. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:05:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_EricaVagetti_M.pdf: 992372 bytes, checksum: 21c68e3e6cf626421f55f2bf6ffd2a90 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho visou o desenvolvimento de um processo de aplicação para o ácido acrílico através de um bioprocesso, o qual envolveu a esterificação enzimática do mesmo em meio orgânico, catalisada por lipases e proteases para obtenção de acrilatos de açúcar. O interesse na produção de ésteres contendo moléculas de açúcar se dá devido à sua promissora aplicação como materiais absorventes de água, aditivos para o tratamento de água e para fins biomédicos. Além disso, os carboidratos são a fonte renovável mais abundante na terra e, conseqüentemente, uma das mais promissoras substâncias da química sustentável para o desenvolvimento de compostos de alta biodegradabilidade. Como reagentes, os ésteres acrílicos de frutose foram obtidos por esterificação direta da frutose com ácido acrílico em terc-butanol na presença de lipases e proteases comerciais. Foram investigados alguns parâmetros que interferem nesse bioprocesso, tais como: razão molar dos reagentes e tipo de catalisador. Verificou-se que meios reacionais contendo excesso de ácido acrílico, favorecem as maiores conversões molares de frutose. Dentre as enzimas testadas, a única a catalisar a reação de esterificação do ácido acrílico com a frutose em terc-butanol foi a lipase Novozym 435. Sendo assim, um planejamento fatorial completo com dois níveis e com repetição foi proposto para verificar a influência simultânea das variáveis x1 (razão molar de frutose/ácido acrílico nos valores de 1:5 e 1:20) e x2 (umidade inicial do sistema nos valores de 0,16% e 0,40%) na conversão molar de frutose, na conversão molar de ácido acrílico e na produção de seus ésteres empregando a lipase Novozym 435. A análise estatística dos dados indicou que ambos os fatores tiveram efeitos significativos na síntese dos ésteres de frutose. Assim, uma aplicação de acido acrílico para a produção de ésteres degradáveis e com redução do impacto ambiental nos parece ser um caminho convergente dentro do âmbito da química sustentável (química verde) / Abstract: In the present work the reaction conditions for the direct enzymatic esterification of sugars with acrylic acid catalyzed by lipases and proteases in organic media was studied. There has been an increasing interest in the production of sugar esters because of their possible use as water absorbent materials, as additives in water treatment and as a biocompatible material. In addition, carbohydrates are the most abundant natural resources on earth and an ideal feedstock for the development of biodegradable materials. The esterification reaction of fructose with acrylic acid in tert-butyl alcohol was catalyzed by the commercial lipases Novozym 435, Lipozyme RM IM and Lipozyme TL IM and the proteases Novozym 539 HPF and Esperase HP F. The effects fructose/acrylic acid molar ratio and type of catalyst on the reaction were investigated. The esterification reaction was dependent on fructose/acrylic acid molar ratio, as follows: the higher the amount of acrylic acid to fructose ratio the higher the fructose conversion. Only lipase Novozym 435 catalyzed the esterification of acrylic acid with fructose. A full 22 factorial design was used to study the simultaneous influence of the effects of molar ratio (1:5 and 1:20) and initial moisture of the system (0,16 and 0,40%) on fructose conversion, acrylic acid conversion and amount of esters produced with the lipase Novozym 435 as catalyst. Statistical analysis of the data indicated that both factors had significant effects on the synthesis of sugar esters. Therefore, an application to acrylic acid in the production of biodegradable esters seems to be an interesting trend according with the white chemistry. The feasibility of the direct synthesis of sugar acrylates was shown in this work as well as the best reaction conditions for the production of sugar acrylates / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-16T14:44:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roger Pereira Alves - 2015.pdf: 1984653 bytes, checksum: acab08cd2cf2271fa365158234c85c93 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-16T14:52:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roger Pereira Alves - 2015.pdf: 1984653 bytes, checksum: acab08cd2cf2271fa365158234c85c93 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-16T14:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Roger Pereira Alves - 2015.pdf: 1984653 bytes, checksum: acab08cd2cf2271fa365158234c85c93 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / It has grown in recent year’s concerns about the environment preservation and extension use of renewable products and its low toxicity. Thus, it is necessary to replace the use of petroleum and its derivatives by bioproduct. The petroleum derivatives can pollute soil and water further the air. As an example, only a quarter of fossil lubricants manufactured in the world are recycled, causing a huge range of toxic waste to the environment. So the aim of this work is to synthesize a biolubricant less aggressive to the environment, certainly do not contain synthetic additives, viscosity modifiers, corrosion inhibitors and high concentration of heavy metals, as well as increasing the rate of manufacture process then they cause irreparable damage for the diverse ecosystems. The biolubricant was synthetized via alkylation, etherification and esterification reactions of linseed oil. The biolubricant obtained showed excellent physicochemical properties such as high flash point, viscosity, lubricity and thermal stability, it also showed low acid value, volatility, pour point and cloud point, not being corrosive to copper, with good oxidative stability, and compete in the global lubricants market. / Nos últimos anos tem crescido as preocupações sobre a preservação do meio ambiente e a ampliação do uso de produtos renováveis e de baixa toxicidade. Portanto, tem-se procurado substituir o uso de petróleo e seus derivados por bioprodutos. Além da poluição atmosférica, os derivados de petróleo podem contaminar o solo e a água. Como exemplo cita-se que apenas um quarto dos lubrificantes fósseis produzidos no mundo é reciclado, gerando uma quantidade gigantesca de resíduos tóxicos à natureza. Assim, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de sintetizar um biolubrificante renovável, menos agressivo ao meio ambiente, que não contenha aditivos sintéticos, modificadores de viscosidade, inibidores de corrosão e elevada quantidade de metais pesados, visando diminuir custos de produção e minimizar impactos para os diferentes ecossistemas. O biolubrificante foi sintetizado via reação de alquilação, eterificação e esterificação do óleo de linhaça. O biolubrificante obtido apresentou excelentes propriedades físico-químicas como elevado ponto de fulgor, índice de viscosidade, lubricidade e estabilidade térmica, além de apresentar baixo índice de acidez, volatilidade, ponto de fluidez e névoa, não ser corrosivo ao cobre e apresentar adequada estabilidade oxidativa, demonstrando elevada capacidade de empregabilidade no mercado de lubrificantes mundiais.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Inocencio.pdf: 2764893 bytes, checksum: 8b5e78c33e9a9309d46a3f7ff7b3a5e9 (MD5) Previous issue date: 2013-04-03 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / Biodiesel is obtained mainly by homogeneous catalysis, however this process has disadvantages as saponification of the esters and difficulty of separation of the catalyst from the products formed. In this work, ceramic catalysts were prepared from the surface modification of niobia with alkaline earth metals (Ba and Ca) and transition metals (Ni and Cu) in order to improve the catalytic activity in the transesterification reaction of beef tallow and esterification of oleic acid. The catalysts were obtained by the polymeric precursor method (PPM). Therefore, such systems were characterized by X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy in the Fourier transform (FTIR), Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) analysis of gas adsorption. The XRD results suggest that the niobium surface modification, but with secondary phases. Raman spectra of the catalysts exhibit vibrational modes near 701 cmˉ¹ corresponding to phase T-Nb₂O₅. The bands between 311 cmˉ¹ and 230 cmˉ¹, corresponding to vibrational modes of the bonds O-Nb-O, Nb-O-Nb. FTIR spectra showed vibrational modes in the region between 500 - 850 cmˉ¹ which may be associated with a NbO₆ octahedra, vibrations in modes 635 cmˉ¹, 560 cmˉ¹ and 500 cmˉ¹ are associated Nb-O bonds in Nb-O6 octahedra distorted. A cursory analysis shows that the catalysts are non-porous materials. The catalysts of niobium modified barium and copper, calcium and copper, barium and calcium, and nickel and nickel exhibited catalytic activity for transesterification of beef tallow and oleic acid esterification. The catalysts modified with 5% barium and copper, showed better conversion to oleic acid esterification and transesterification beef with 71% to 95%, respectively. Thus, these catalysts were effective for the transesterification of beef tallow and oleic acid esterification. / O biodiesel é obtido principalmente via catálise homogênea, entretanto esse processo apresenta desvantagens como saponificação dos ésteres e a dificuldade de separação do catalisador dos produtos formados. Neste trabalho, foram preparados catalisadores cerâmicos a partir da modificação da superfície da nióbia, com metais alcalinos terrosos (Ba e Ca) e metais de transição (Ni e Cu), no intuito de melhorar a atividade catalítica desses materiais na reação de transesterificação do sebo bovino e esterificação do ácido oléico. Os catalisadores foram obtidos pelo método dos precursores poliméricos (MPP). Para tanto, tais sistemas foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, Microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e Análise de adsorção de gás. Os resultados de DRX sugerem a modificação da superfície do nióbio, porém com fases secundárias. Os espectros Raman dos catalisadores exibem modos vibracionais próximos a 701 cmˉ¹ corresponde à fase T-Nb₂O₅. As faixas compreendidas entre 311 cmˉ¹ e 230 cmˉ¹, correspondem aos modos vibracionais das ligações O-Nb-O, Nb-O-Nb. Os espectros FTIR apresentaram modos vibracionais na região entre 500 - 850 cmˉ¹ que pode se associado aos octaedros de NbO6, os modos vibrações em 635 cmˉ¹, 560 cmˉ¹ e 500 cmˉ¹ são associadas as ligações Nb-O em octaedros Nb-O₆ distorcidos. A análise superficial demonstrou que os catalisadores são materiais não porosos. Os catalisadores de nióbio modificados com bário e cobre, cálcio e cobre, bário e níquel e cálcio e níquel apresentaram atividade catalítica para transesterificação de sebo bovino e esterificação do ácido oléico. Os catalisadores modificados com o bário 5% e cobre, apresentaram melhor conversão para esterificação do ácido oléico e transesterificação do sebo bovino com 71% e 95%, respectivamente. Desta forma, esses catalisadores mostraram-se eficientes para reação de transesterificação do sebo bovino e esterificação do ácido oléico.

Orientadores: Maria Isabel Rodrigues, Gabriela Alves Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maldonado_RafaelResende_D.pdf: 966845 bytes, checksum: ddc61b8ed34d47c4c2ebff5a3967c4a7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A crescente necessidade por energia e o avanço das preocupações com problemas ambientais devido ao uso de combustíveis fósseis tem levado a busca de alternativas para a área energética. Dentro deste contexto, a produção de biocombustíveis como etanol e biodiesel mostram um grande potencial de avanço e despertam amplo interesse na área de pesquisas.O biodiesel é comumente obtido por reações de transesterificação com catálise alcalina, no entanto a via enzimática constitui-se em uma forma promissora para a produção deste tipo de combustível. Este trabalho analisou as etapas de produção, purificação e imobilização da lipase de Geotrichum candidum NRRLY-552 e aplicação dessa enzima na biocatálise das reações de hidrólise, esterificação e transesterificação de óleos vegetais em diferentes sistemas reacionais. Os resultados obtidos demonstraram que a lipase de Geotrichum candidum NRRLY-552 pode ser obtida a baixo custo, com a utilização de um resíduo agro-industrial (água de maceração de milho) com atividade lipolítica de cerca de 20 U/mL. A purificação parcial desta enzima foi realizada por dois métodos ¿ precipitação com sulfato de amônio e precipitação com etanol, seguido de liofilização em ambos os casos. Tais métodos proporcionaram a obtenção de um preparado enzimático com atividade lipolítica de cerca de 500 U/g em duas ou três etapas. O pequeno número de etapas e a elevada atividade enzimática propiciam a aplicação desta enzima para biocatálise de reações com óleos vegetais para uso na produção de biocombustíveis. A enzima selecionada apresentou um bom desempenho para a reação de hidrólise de óleos vegetais, atingindo taxas de hidrólise de cerca de 80% após 24 horas de reação, em frascos agitados a 210 rpm, 45oC e 15% m/m de água no meio reacional com uma concentração de enzima de 5% m/m da lipase. A enzima não apresentou ação de esterificação suficiente para produção de biodiesel na presença de etanol, no entanto o sistema reacional desenvolvido permite que a associação com outras lipases de boa ação de esterificação possibilite a obtenção do biodiesel a partir do hidrolisado obtido neste trabalho / Abstract: The growing energy necessity and the advancement of environmental concerns due to the use of fossil fuels have led the search for alternatives to the energy area. In this context, the production of biofuels like ethanol and biodiesel shows a great potential for advancement and arouse widespread interest in the area of research. Biodiesel is commonly obtained by transesterification with alkaline catalysis; however, the enzymatic pathway is a promising way to produce this type of fuel. This work studied the stages of production, purification and immobilization of lipase from Geotrichum candidum NRRLY-552 and application of this enzyme in the biocatalysis of the hydrolysis, esterification and transesterification of vegetable oils in different reaction systems. The results showed that the lipase from Geotrichum candidum NRRLY-552 can be obtained at a low cost, using a residue of the agro-industrial (corn steep liquor), with lipolytic activity of about 20 U/mL. Partial purification of this enzyme was performed by two methods - precipitation with ammonium sulphate and precipitation with ethanol, followed by lyophilization in both cases. Such methods provided to obtain an enzyme preparation with lipolytic activity of 500 U/g in two or three steps. The small number of steps and the high enzyme activity provide the application of this enzyme to catalysis of reactions with vegetable oils for the use in biofuel production. The selected enzyme showed a good performance for the hydrolysis of vegetable oils, reaching rates of hydrolysis of about 80% after 24 hours of reaction, in shaken flasks at 210 rpm, 45°C and 15% w/w of water in the reaction with enzyme concentration of 5% w/w of the lipase. The enzyme did not show enough action esterification for biodiesel production in presence of ethanol; however, the reaction system developed permits the association with other lipases with good deed esterification with allows obtainable biodiesel from the hydrolysed produced in this work / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Telma Teixeira Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T15:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tsukamoto_Junko_D.pdf: 1866337 bytes, checksum: 5cac22304ad7fddc116a61d4e57a941f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Reações enzimáticas em meio orgânico têm despertado grande interesse industrial devido às vantagens de obtenção de produtos puros pela maior especificidade das enzimas, pela redução de gastos energéticos e pela possibilidade de desenvolvimento de condições menos agressivas de processo. O uso de enzimas em síntese é uma alternativa viável à síntese orgânica e pode ser compreendida como processo relacionado ao novo conceito de ¿biotecnologia industrial¿ (white biotechnology), devido às preocupações ambientais e da sustentabilidade dos processos químicos. Processos biotecnológicos permitem a exploração racional de materiais renováveis (açúcares) para obtenção de produtos industriais, diminuindo a degradação ambiental. Uma rota enzimática é aqui proposta para obtenção de acrilatos de açúcares, monômero para confecção de polímeros biodegradáveis. O uso de enzimas em síntese orgânica oferece vantagens devido a especificidades na formação de produto, onde os custos de separação, purificação e tratamento de resíduos são minimizados. As lipases são responsáveis por 20% das biotransformações realizadas atualmente. Ésteres derivados de carboidratos e de ácidos graxos vêm sendo produzidos para a indústria alimentícia e farmacêutica, entretanto, mas não se encontram ainda ésteres tais como acrilatos de carboidratos no mercado. Esse projeto visou um estudo da produção de acrilatos de carboidratos pela reação direta via enzimática pela lipase comercial CalB. A esterificação de três monossacarídeos (D-glicose, D-frutose e D-xilose) e dois dissacarídeos (sacarose e maltose) com ácido acrílico pela CalB no solvente terc-butanol foi estudada. O efeito dos três seguintes parâmetros foi avaliado: temperatura, razão molar entre os reagentes (açúcar: ácido acrílico) e quantidade de enzima sobre a conversão a ésteres foi avaliada. A conversão da reação foi acompanhada por cromatografia líquida (CLAE-IR) e por MALDI TOF MS / Abstract: Industrial interest in enzymatic reactions in organic media is due to the possibility of obtain pure compounds with the use of highly specific enzyme, the decrease in energy costs and the possibility of using mild process conditions. The development of new enzymatic processes for chemical synthesis as a viable alternative to the organic synthesis is related to the new concept of "industrial biotechnology" (white biotechnology), with higher concerns with the environment and the sustainability of chemical processes. Biotechnological processes that make a more rational use of renewed resources such as sugars to produce chemicals decrease, in most cases, the environmental impact. In this work an enzymatic route is proposed for the production of sugar acrylates, a biodegradable monomer. The use of enzymes in organic media has the advantage of high specificity to the desired product, lower separation and purification costs, and minimization of residue formation. Currently, lipases are responsible for 20% of all biotransformations. Esters derived from fatty acid and carbohydrates are produced for the food and pharmaceutical industries. However, acrylate esters of carbohydrate are still not found in the market. This aim of this work was to study the production of acrylates of carbohydrates by the direct enzymatic reaction of sugars with acrylic acid on the commercial lipase CalB. The esterification of three monosaccharide (D-glucose, D-fructose and xylose) and two disaccharides (sucrose and maltose) with acrylic acid on CalB in tert-butanol was studied. The effects of temperature, molar ratio of the reactants (sugar to acrylic acid) and amount of enzyme on the conversion to esters were studied. The esterification reaction was monitored by HPLC and MALDI TOF MS / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ulf Friedrich Schuchardt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T08:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_OsvaldoCandido_M.pdf: 3950307 bytes, checksum: 3cb5eda8c72773ecaac71c2318a10baa (MD5) Previous issue date: 1983 / Mestrado