Orientador: Francisco Palma Rennó / Banca: Arlindo Saran Netto / Banca: Jefferson Rodrigues Gandra / Banca: Ricardo Andrade Reis / Banca: Mauro Dal Secco de Oliveira / Resumo: Foram realizados dois experimentos para avaliar o efeito de diferentes estratégias de alimentação sobre o desempenho de vacas leiteiras. Assim, os objetivos do presente estudo foram avaliar os efeitos de níveis crescente glicerina bruta (Experimento 1) e doses crescentes de quitosana (Experimento 2) na dieta de vacas leiteiras sobre o consumo de matéria seca e digestibilidade dos nutrientes, fermentação ruminal, produção e composição do leite. No experimento 1 foram utilizadas 24 vacas da raça Holandesa (oito canuladas no rúmen; 184 ± 50 DEL; 594 ± 39 kg PC) distruibuídas em seis Quadrados Latinos 4 × 4, com períodos experimentais de 21 dias, sendo os ultímos sete dias destinados a coleta de dados. As vacas foram distribuídas dentro de cada quadrado para receber uma das seguintes dietas: Controle ou 0% de glicerina/kg de MS; 70 g de glicerina/kg de MS; 140 g de glicerina/kg de MS; e, 210 g de glicerina/kg de MS em substituição ao milho moído da dieta. O consumo de matéria seca e a produção de leite reduziram linearmente, especialmente quando a glicerina foi incluída até 210 g/kg MS. Porém, a adição de glicerina a dieta não afetou a composição do leite. A digestibilidade total da MS, PB e EE aumentou linearmente, enquanto da FDN reduziu linearmente, especialmente na dieta contendo 210 g/kg de glicerina. A inclusão de glicerina às dietas alterou a fermentação ruminal, com aumento de propionato e butirato, e redução de acetato, resultando em menor relação acetato: propionato, quando a glicerina foi adicionada até 210 g/kg da dieta. Inclusão de altos níveis glicerina bruta à dieta (210 g/kg) de vacas leiteiras no terço médio-final de lactação, promoveu aumento na digestibilidade da matéria seca e propionato ruminal mas afetou negativamente o consumo de matéria seca e a produção de leite. No experimento 2: oito vacas da raça Holandesa canuladas no rúmen (215 ± 60 DEL; 641,6 ± 41,0 kg/PC) foram... / Abstract: Two experiments were conducted to evaluate the effects of different feeding strategies on dairy cows performance. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of increasing levels of crude glycerin (Experiment 1) and chitosan (Experiment 2) in the diet of dairy cows on dry matter intake, nutrient digestibility, ruminal fermentation, milk yield and composition. The experiment 1: twenty-four Holstein cows (eight rumen cannulated; 184±50 DIM; 594±39 kg BW) were assigned to six 4 x 4 Latin square design, with 21-day periods and the 7 last days for sampling. Cows were assigned within each square to receive one of the following diets: Control or 0 g of glycerin/kg DM; 70 g of glycerin/kg DM; 140 g of glycerin/kg DM; and, 210 g of glycerin/kg DM partially replacing ground corn of diet. Dry matter intake and milk production linearly decreased, specially when crude glycerin was added up to 210 g/kg of the diet. However, addition of glycerin did not affect milk composition. Total-tract digestibility of DM, CP and EE were linearly increased, and NDF linearly decreased, mainly in the 210 g/kg of glycerin inclusion in the diet. Feeding glycerin changed ruminal fermentation, with increased propionate and butyrate, and decreased acetate concentrations, resulting in lower acetate: propionate ratio, especially when glycerin was added up to 210 g/kg of the diet. High crude glycerin levels (210 g/kg DM) in the diets of mid-late lactation dairy cows increased dry matter digestibility and ruminal propionate; but, had negative effect on dry matter intake and milk production. Experiment 2: eight rumen cannulated Holstein cows (215.4 ± 60.9 DIM; 641.6 ± 41.06 kg of BW) were assigned into a replicated 4 x 4 Latin square design with 21 d periods. Cows were assigned to receive one of treatments, as following: CO) control (without chitosan), C75, C150 and C225 addition of 75, 150 and 225 mg/kg of BW chitosan placed through rumen cannula ... / Doutor

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-22T17:40:39Z No. of bitstreams: 1 IgorMicaelAlvesUchoa_DISSERT.pdf: 5658794 bytes, checksum: 97fd755e03ca678b306c299bdbe3df6d (MD5) / Approved for entry into archive by Monica Paiva (monicalpaiva@hotmail.com) on 2017-03-22T17:46:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IgorMicaelAlvesUchoa_DISSERT.pdf: 5658794 bytes, checksum: 97fd755e03ca678b306c299bdbe3df6d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T17:46:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IgorMicaelAlvesUchoa_DISSERT.pdf: 5658794 bytes, checksum: 97fd755e03ca678b306c299bdbe3df6d (MD5) Previous issue date: 2015-08-25 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A crescente utiliza??o dos combust?veis f?sseis como fonte de energia e o aumento da frota de ve?culos no mundo, tem aumentado ?s emiss?es de poluentes atmosf?ricos como COx, NOx, SOx e fuligem. A press?o dos ?rg?os ambientais para a utiliza??o de fontes de energias renov?veis ou de menor potencial poluidor se torna cada vez mais constante em todos os pa?ses. Os biocombust?veis, em especial o biodiesel, surgem como alternativas energ?ticas, sendo eles fontes renov?veis, biodegrad?veis e com queima mais limpa que os combust?veis minerais. A problem?tica da produ??o do biodiesel ? a gera??o da glicerina, que cria problemas de estocagem e destino final deste subproduto. Diante desse contexto, este trabalho aborda a formula??o e caracteriza??o de um combust?vel base diesel microemulsionado com glicerina, com o objetivo do aproveitamento energ?tico bem como a redu??o das emiss?es de poluentes quando comparado com a queima do diesel mineral em um motor de combust?o interna. Para a formula??o dos combust?veis, foram elaborados estudos estat?sticos do tipo 23 com duplicata no ponto central onde as vari?veis independentes estudadas foram: Massa dos tensoativos (Mt), propor??o entre tensoativos (Prop) e concentra??o da solu??o de glicerina (Sol%). A resposta observada no processo foi ? porcentagem m?ssica da solu??o de glicerina (%m?ssica) suportada pelo diesel mineral, antes do ponto de turbidez. Obtivemos um modelo matem?tico significativo e preditivo al?m das superf?cies de respostas com pontos de ?timo do processo. Caracterizamos as formula??es segundo comportamento reol?gico, onde percebemos que a viscosidade cinem?tica n?o apresentou grande varia??o e obtivemos o modelo de Herschel Buckley como o que melhor se ajusta aos valores experimentais. No estudo tribol?gico as formula??es preparadas com solu??o de 15% de glicerina apresentaram perfil de forma??o filme de 100% no tempo de 5 segundos e coeficiente de atrito de 0,1; comportamento id?ntico ao diesel mineral. Na an?lise da tens?o superficial, a formula??o com maior adi??o de massa de tensoativo e solu??o de glicerina obteve valores de m?dia de tens?o superficial de 31,96 mN/m e m?dia de ?ngulo de molhabilidade de 7,25? j? a formula??o com menor adi??o obteve m?dia de tens?o superficial de 32,55 mN/m e m?dia de ?ngulo de molhabilidade de 7,03? comprovando que a adi??o das esp?cies n?o alterou essas propriedades. As microemuls?es elaboradas apresentaram estabilidade de mais de 17 semanas, quando deixadas em repouso. / A crescente utiliza??o dos combust?veis f?sseis como fonte de energia e o aumento da frota de ve?culos no mundo, tem aumentado ?s emiss?es de poluentes atmosf?ricos como COx, NOx, SOx e fuligem. A press?o dos ?rg?os ambientais para a utiliza??o de fontes de energias renov?veis ou de menor potencial poluidor se torna cada vez mais constante em todos os pa?ses. Os biocombust?veis, em especial o biodiesel, surgem como alternativas energ?ticas, sendo eles fontes renov?veis, biodegrad?veis e com queima mais limpa que os combust?veis minerais. A problem?tica da produ??o do biodiesel ? a gera??o da glicerina, que cria problemas de estocagem e destino final deste subproduto. Diante desse contexto, este trabalho aborda a formula??o e caracteriza??o de um combust?vel base diesel microemulsionado com glicerina, com o objetivo do aproveitamento energ?tico bem como a redu??o das emiss?es de poluentes quando comparado com a queima do diesel mineral em um motor de combust?o interna. Para a formula??o dos combust?veis, foram elaborados estudos estat?sticos do tipo 23 com duplicata no ponto central onde as vari?veis independentes estudadas foram: Massa dos tensoativos (Mt), propor??o entre tensoativos (Prop) e concentra??o da solu??o de glicerina (Sol%). A resposta observada no processo foi ? porcentagem m?ssica da solu??o de glicerina (%m?ssica) suportada pelo diesel mineral, antes do ponto de turbidez. Obtivemos um modelo matem?tico significativo e preditivo al?m das superf?cies de respostas com pontos de ?timo do processo. Caracterizamos as formula??es segundo comportamento reol?gico, onde percebemos que a viscosidade cinem?tica n?o apresentou grande varia??o e obtivemos o modelo de Herschel Buckley como o que melhor se ajusta aos valores experimentais. No estudo tribol?gico as formula??es preparadas com solu??o de 15% de glicerina apresentaram perfil de forma??o filme de 100% no tempo de 5 segundos e coeficiente de atrito de 0,1; comportamento id?ntico ao diesel mineral. Na an?lise da tens?o superficial, a formula??o com maior adi??o de massa de tensoativo e solu??o de glicerina obteve valores de m?dia de tens?o superficial de 31,96 mN/m e m?dia de ?ngulo de molhabilidade de 7,25? j? a formula??o com menor adi??o obteve m?dia de tens?o superficial de 32,55 mN/m e m?dia de ?ngulo de molhabilidade de 7,03? comprovando que a adi??o das esp?cies n?o alterou essas propriedades. As microemuls?es elaboradas apresentaram estabilidade de mais de 17 semanas, quando deixadas em repouso.

Dramatic increases in the price of crude oil, and consequently, transportation fuels, coupled with increased environmental concerns have resulted in rapid growth in biodiesel production. Thus, so does production of the primary coproduct, glycerol, which has become a worrying factor because for every ton of biodiesel produced, are generated 100 Kg of glycerol. Because this reality research has been developed to search alternatives for the use of glycerol. So, an application for this alcohol is the search for value-added chemicals such as propylene glycol and others. Reactions of aqueous phase reforming of glycerol were performed without the addition of hydrogen and streaming using monometallic catalysts of Re and Pt and bimetallic Pt-Re all supported on carbon Black . We used an aqueous solution of glycerol feeding 80% m / m, temperature of 275°C and 30 bar pressure. WHSV was varied and the content thus evaluating Re, its influence on the Pt catalysts, the stability and activity. The catalysts was characterized for temperature-programmed reduction (TPR); chemisorption of CO studies; temperature-programmed desorption-CO (TPD-CO); temperature-programmed desorption-isopropylamine (TPD-IPA). Studies of RTP for the bimetallic catalysts Pt-Re showed that rhenium interacts strongly with the platinum and possibly, precursor species are formed bimetallic alloy. CO chemisorption experiments resulted in the formation of the alloys of Pt-Re / C. The results of TPD-CO demonstrated that the addition of Re to the catalyst Pt / C changes the surface of Pt and collaborates with the weakening of bond strength of the CO molecule to the sites involved. Through the catalytic reactions studied and a qualitative analysis of chromatograms from high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) was possible to verify from the reaction of aqueous phase reforming of glycerol, the formation 1,2-propanediol and other products. / O grande aumento no preço do petróleo e conseqüentemente o transporte de combustíveis, juntamente com as preocupações ambientais resultaram em um rápido crescimento na produção de biodiesel. Assim, o mesmo acontece com a produção do subproduto, o glicerol, o qual se tornou um fator preocupante já que para cada tonelada de biodiesel obtido, são gerados 100 Kg de glicerol. Devido a esta realidade pesquisas vem sendo desenvolvidas para buscar alternativas para a utilização deste excedente. Dentro deste contexto, uma aplicação para este álcool é a busca de produtos químicos de valor agregado como o propanodiol e outros. Reações de reforma líquida do glicerol foram realizadas sem a adição de hidrogênio e em fluxo contínuo utilizando catalisadores monometálicos de Re e Pt e bimetálicos Pt-Re todos suportados em carbono Black . Foi utilizada uma solução aquosa de alimentação de glicerol 80 % m/m, temperatura de 275ºC, e pressão 30 bar. Variou-se o WHSV e teor de Re avaliando, portanto a influência deste sobre os catalisadores de Pt, a estabilidade e atividade. Os catalisadores foram caracterizados por redução à temperatura programada (RTP) quimissorção de CO, dessorção de CO à temperatura programada (DTP-CO) e dessorção de isopropilamina à temperatura programada (DTP-IPA). Os estudos de RTP para os catalisadores bimetálicos de Pt-Re demonstraram que o rênio interage fortemente com a platina e que possivelmente, espécies precursoras de ligas bimetálicas são formadas. Experimentos de quimissorção de CO resultaram na formação de ligas para os catalisadores de Pt-Re/C. Os resultados de DTP-CO demonstraram que a adição de Re ao catalisador de Pt/C altera a superfície da Pt e colabora com o enfraquecimento da força de ligação da molécula do CO aos sítios envolvidos. Através dos testes catalíticos estudados e uma análise qualitativa dos cromatogramas de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CG/MS), foi possível verificar a partir da reação de reforma líquida do glicerol, a formação 1,2-propanodiol e outros produtos. / Mestre em Química

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T21:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HartwigDuarte_Susan_M.pdf: 674129 bytes, checksum: c92dfd6d6a83ac8b06c49fff054a942a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os biocombustíveis, como o biodiesel, representam uma alternativa renovável e ambientalmente segura aos combustíveis fósseis. Sua produção encontra-se em crescimento acelerado, gerando como conseqüência, grande quantidade de glicerol, principal co-produto do processo. A utilização do glicerol proveniente da fabricação do biodiesel como substrato para obtenção de produtos biotecnológicos é uma alternativa de disposição adequada deste co-produto. Lipídeos microbianos podem ser empregados como substitutos de fontes oleaginosas utilizadas como matéria-prima para a produção do biodiesel, reduzindo seu custo de produção e tornando o processo sustentável. Tendo em vista o estudo de leveduras silvestres isoladas de biomas brasileiros, o objetivo deste trabalho foi aproveitar o glicerol residual do biodiesel como fonte de carbono no cultivo desses micro-organismos para a produção de lipídeo microbiano. Cinco leveduras foram pré-selecionadas, pela técnica de coloração com Sudan Black B, como potenciais produtoras de lipídeos: LEB-M3, LEB-AAN1, LEB-AQ5, LEB-AAI4 e LEB-AJ10. Essas leveduras foram cultivadas em glicerol puro e glicerol bruto acompanhando o crescimento celular e consumo de glicerol ao longo do cultivo e ao final os lipídeos. A levedura LEBM3, isolada do Pantanal, atingiu em 192 horas de cultivo 11,86 ± 0,08 e 16,12 ± 0,91 g/L de biomassa e rendimentos de lipídeo de 7,57 ± 0,19 e 33,67 ± 4,67% para o glicerol puro e glicerol bruto, respectivamente. Apresentou um conteúdo de lipídeos de 56,58 ± 5,62% em relação a massa celular (base seca) para o cultivo em glicerol do biodiesel destacando-se entre as demais, tendo sido selecionada através de teste de Tukey, e genéticamente identificada como Candida sp. O perfil lipídico mostrou o predomínio do ácido oléico (C18:1) para o cultivo em glicerol puro, 57,35% e ácido linoléico (C18:2) para o cultivo em glicerol bruto com 46,0%. A influência das condições do meio de cultivo da levedura LEB-M3 na produção de lipídeos foi investigada através de um delineamento Plackett-Burman, destacando-se a temperatura como uma das variáveis mais relevantes. Assim, foi feito o estudo da influência da temperatura na produção de lipídeos e perfil de ácidos graxos. A concentração de lipídeos para a temperatura de 23°C foi significativamente maior, e no perfil de ácidos graxos houve o predomínio de C18:2, assim como para as demais temperaturas, com quantidade significativa de ácido gama linolênico (C18:3) / Abstract: Biofuels such as biodiesel, are a renewable and environmentally safe alternative to fossil fuels. Their production is growing rapidly, leading as a consequence, to large amounts of glycerol, the main co-product generated during the process. The use of glycerol from the manufacture of biodiesel as a substrate for biotechnology products is an alternative to proper disposal of this co-product. Microbial lipids can be used as substitutes for oil sources used as raw material for biodiesel production, reducing their cost of production and making the process sustainable. Considering the study of wild yeasts isolated from different Brazilian biomes, the objective was to utilize the residual glycerol from biodiesel as a carbon source in the cultivation of these microorganisms for the production of microbial lipids. Five yeast strains were pre-selected by the Sudan Black B staining method as potential producers of lipids: LEB-M3, LEB-AAN1, LEB-AQ5, LEB-AAI4 and LEB-AJ10. These yeasts were grown in pure glycerol and crude glycerol accompanying cell growth and glycerol consumption during the cultivation and lipids at the end of fermentation. The strain LEB-M3, isolated from the Pantanal, reached in 192 hours of culture 11,86 ± 0,08 g/L and 16,12 ± 0,91 g/L of biomass and lipid yields 7,57 ± 0,19 e 33,67 ± 4,67% for pure glycerol and crude glycerol, respectively. The lipid content of the cells was 56,58 ± 5,62% (dry weigh basis) for the cultivation on biodiesel glycerol selected among the others, according to the Tukey test, and genetically identified by Candida sp. The lipid profile showed a predominance of oleic acid (C18:1) for grows in pure glycerol, 57,03% and linoleic acid (C18:2) for cultivation in crude glycerol, 44,62%. The influence of environmental conditions for cultivation of LEB-M3 yeast in the production of lipids was investigated using a Plackett-Burman factorial design where it was shown the temperature as one of the most important variables. Therefore a experimental set was carried out in order to study the influence of temperature on the production of lipids and fatty acid profile. The concentration of lipids in a temperature of 23°C was significantly higher and fatty acid profile was more distributed, with a predominance of C18:2 as well as for the other temperatures, with substantial amounts of gamma linolenic acid (C18:3) / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Angela Maria Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dallan_PaulaRulfMarreco_D.pdf: 8244755 bytes, checksum: 6daf189fe9255ded7946b05fde2994d7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A quitosana é um polissacarídeo atóxico, biocompatível e biodegradável, que possui propriedades antimicrobiana e cicatrizante e, em decorrência destas propriedades, apresenta grande potencial de uso na confecção de biomateriais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo sistemático quanto à influência da concentração da solução de partida de quitosana no custo e nas características físicas (morfologia, espessura, grau de hidratação e cristalinidade), mecânicas (resistência mecânica e ductilidade) e biológicas (resistência à degradação enzimática, adesão e proliferação celular) de membranas densas de quitosana para uso no tratamento de queimaduras, bem como quanto ao efeito da substituição de parte da quitosana utilizada na formulação dos materiais por quitina e/ou glicerol. A influência da técnica de esterilização nas características das membranas sintetizadas (morfologia, espessura, propriedades mecânicas e citotoxicidade) foi avaliada utilizando-se três diferentes agentes de esterilização (etanol a 70%, óxido de etileno e radiação gama). O óxido de etileno foi aquele que apresentou os resultados mais promissores em termos de manutenção das características iniciais dos biomateriais sintetizados, sendo, portanto, selecionado como o agente de esterilização das membranas de quitosana obtidas ao longo do desenvolvimento deste trabalho. O estudo sistemático das características das membranas densas de quitosana contendo quitina e/ou glicerol em suas composições mostrou que o uso de uma solução de quitosana mais concentrada (2,5% m/m) eleva o custo das membranas, mas, em contrapartida, confere a estes materiais, maior espessura no estado úmido, resistência mecânica e ductilidade além de dificultar a degradação dos mesmos quando em presença da enzima lisozima, característica esta importante quando do uso destes materiais como curativos temporários não biodegradáveis. A substituição de parte da quitosana por quitina permite a obtenção de membranas de menor custo, porém com capacidade de absorção de líquidos e propriedades mecânicas inferiores às observadas para as membranas formadas exclusivamente por quitosana. Tal substituição promove ainda aumento da espessura (seca e úmida) dos materiais bem como redução na cristalinidade dos mesmos, além de torná-los mais susceptíveis à ação da lisozima. Assim como quando da substituição por quitina, o uso do glicerol reduz o custo das membranas bem como a espessura úmida, a cristalinidade e o tempo de degradação das mesmas quando em presença da lisozima. Nenhuma das composições sintetizadas mostrou-se favorável à adesão de células Vero em suas superfícies. A análise global dos resultados indicou que a maioria das composições apresentou características adequadas para utilização como curativos temporários não biodegradáveis sendo as membranas compostas somente por quitosana e obtidas a partir de uma solução a 2,5%, aquelas que mostraram os resultados mais promissores de uso para esta finalidade. Ensaios complementares de determinação da permeabilidade destes materiais ao vapor d¿água e ao oxigênio mostraram que os mesmos apresentavam valor adequado quanto à passagem do vapor d¿água, porém comportamento aquém do desejado quanto à passagem do oxigênio. Para suprir tal deficiência, membranas de quitosana do tipo densas de menor espessura e membranas do tipo porosas foram sintetizadas, porém, apenas a porosidade apresentou influência na propriedade em estudo. Palavras-chave: quitosana, quitina, glicerol, biomaterial, membrana, curativo, queimadura / Abstract: Chitosan is an atoxic, biocompatible and biodegradable polysaccharide with bacteriostatic and healing properties showing potential use in biomaterial synthesis. In this context, the aim of this work was to study the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation in the total raw material cost, physical (morphology, thickness, cristallinity and swelling ratio), mechanical (tensile strength and percentage of strain at break) and biological properties (resistance to enzymatic degradation, cell adhesion and proliferation) of dense chitosan membranes with potential use as burn dressings. The influence of sterilization technique on the chitosan membrane characteristics (morphology, thickness, mechanical properties and cytotoxicity) was evaluated using three different sterilization agents (70% ethanol, ethylene oxide and gamma radiation). According to the results obtained, ethylene oxide was considered the most adequate agent to sterilize chitosan membranes since it kept their starting characteristics having been chosen as the sterilizing agent of the biomaterials obtained in this work. The systematic study concerning the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation on dense chitosan membranes showed that the use of the most concentrated chitosan solution (2.5% w/w) increases the biomaterials cost but improves the membranes wet thickness, mechanical resistance and ductility, and reduces the degradation degree of the materials after two months of exposure to lysozyme, an important characteristic for biomaterials used as temporary non-biodegradable burn dressings. Chitin incorporation reduces the membranes cost but decreases their swelling ratio and mechanical properties if compared to the membranes composed exclusively by chitosan. Such incorporation also promotes an increase in membranes thickness (dry and wet), reduction in their cristallinity as well as an increase in the materials degradability after exposure to lysozyme. Glycerol incorporation reduces the membranes cost, wet thickness and cristallinity and increases the membranes degradability after exposure to lysozyme. Strong cell adhesion was not observed in any of the tested membrane formulations. The overall results indicate that the majority of the prepared membranes meet the performance requirements of temporary non-biodegradable burn dressings and the membranes composed exclusively by chitosan obtained using the most concentrated chitosan solution showed the most appropriated results for this application. Despite showing adequate characteristics concerning the water vapor permeability, this formulation did not present high enough oxygen permeability. To overcome this drawback, dense chitosan membranes with lower thickness and porous chitosan membranes were produced but only the porosity has effectively shown influence in this property / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Lúcia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T00:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_AndreiaFonsecade_D.pdf: 11493166 bytes, checksum: e3cd66f7090b963f62e89ca35a7c600a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os biossurfactantes são compostos amplamente estudados em todo o mundo. Suas características o tornam muito atrativo em relação aos surfactantes sintéticos. Dentre essas características podemos citar, a baixa toxicidade, boa compatibilidade com a pele e olhos, biodegradabilidade e produção a partir de substratos renováveis. No entanto, o custo de produção dos biossurfactantes ainda inviabiliza sua produção em escala industrial. Tradicionalmente, os hidrocarbonetos têm sido os substratos escolhidos para a produção de biossurfactantes e bioemulsicadores. É assumido que a produção de biossurfactantes é induzida para tornar o substrato hidrofóbico acessível a célula. Contudo, substratos solúveis em água também podem ser utilizados para a produção dos surfactantes biológicos. Esses últimos são mais baratos do que os hidrocarbonetos e preferidos em processos fermentativos, devido ao fato de que as fermentações monofásicas são mais simples do que as fermentações bifásicas. Além disso, o uso de hidrocarbonetos são inaceitáveis para a produção de biossurfactantes destinados a aplicações em alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos. Uma grande variedade de matérias-primas estão atualmente disponíveis como substrato orgânico para fermentações industriais, dentre as quais podemos destacar os resíduos agroindustriais. Essas matérias-primas possuem vantagens de serem encontradas em excesso e produzidas em regiões de clima tropical ou temperado. Atualmente, com o aumento da demanda de produção de biodiesel, o glicerol tem ganhado atenção no cenário de bioprocessos, demonstrando ser uma matéria-prima de grande disponibilidade para produção de biomoléculas de interesse industrial. Segundo a Agência Nacional de Petróleo (ANP-Brasil), o Brasil é ranqueado como o maior produtor e consumidor de biodiesel do mundo: 1,2 bilhões de litros/ano em 2008, gerando de 120.000 toneladas de glicerina residual nesse processo. Logo, o presente trabalho teve como objetivo selecionar um substrato orgânico de baixo custo, de forma a tornar viável a produção e comercialização dos biossurfactantes em larga escala. Dentre as 19 linhagens microbianas avaliadas, o microrganismo Bacillus subtilis LSFM_05 foi selecionado para a produção de biossurfactantes, utilizando glicerina residual bruta como substrato orgânico. A temperatura de 32oC e concentração de glicerina de 5% v/v foram designadas como condições ótimas para a produção de biossurfactantes, através do planejamento experimental. A produção dos biossurfactantes foi realizada em fermentador um litro nas rotações de 150, 250 e 350 rev.min -1. A fermentação conduzida à 250 rev.min-1 apresentou melhor desempenho na formação de espuma e produção de biossurfactante. Em seguida, essa condição foi reproduzida em fermentador de 10 litros, que apresentou rendimento de 0,69 g.L-1. Após a execu-ção dos processos fermentativos, os biossurfactantes foram recuperados por precipitação ácida, puri_cados em coluna de adsorção e caracterizados utilizando Espectrometria no Infravermelho com Transformada de Fourier (IV-FT), Espectrometria de Ressonância Magnética (1H e 13C RMN) e Espectrometria de Massa (ESI-MS/MS). O biossurfactante foi caracterizado como uma isoforma do lipopeptídio surfactina, contendo 14 átomos de carbono na cadeia lipídica e sete aminoácidos do anel peptíco. A espectrometria de massa foi capaz de elucidar a composição e sequência de aminoácidos do peptídio cíclico GluOMe(1)/Leu(2)/Leu(3)/Val(4)/Asp(5)/Leu(6)/Leu(7) e os espectros de 1H e 13C - RMN foram de extrema importância para comprovar a esteri_cação do aminoácido ácido glutâmico. O microrganismo Bacillus subtilis LSFM_05 também foi caracterizado como co-produtor de fengicina. A espectrometria de massa apresentou ser uma técnica sensível e rápida para a caracterização dos homólogos A e B de fengicina. A surfactina C14/Leu7 foi avaliada com relação a toxicidade ambiental sobDaphnia similis, apresentando EC50 em 1500 mg.L-1. A surfactina apresentou atividade antiviral contra o vírus envelopado Herpervirus bovino (BoHV-1), inibindo 100% da infectividade do vírus na concentração de 0,25 _M, porém, não apresentou atividade antimicrobiana para os microrganismos avaliados até a concentração de 1mg.mL-1. A surfactina também foi avaliada com relação a citotoxicidade sob _broblastos c3T3 de camundongos, e o valor de EC50 não foi determinado na faixa de concentração estudada, indicando níveis de toxicidade para esse tipo de célula. No âmbito na nanotecnologia, o extrato bruto contendo os biossurfactantes mostrou-se uma ferramenta útil na dispersão de nanotubos de carbono, em água de cultivo de Daphnia, tornando possível o estudo de ecotoxicologia desses nanomateriais / Abstract: In recent years biosurfactants have attracted considerable attention because they o_er several advantages in comparison with synthetic surfactants: low toxicity, greater biodegradability, better environmental compatibility, greater foaming, speci_c activity at extreme temperatures, pH and salinity, and the possibility of being produced from renewable sources and industrial wastes However, biosurfactants have not yet been employed extensively in industry because of their relatively high production and recovery costs. The cost can be reduced by strain improvement, optimizing medium composition by statistical methods or by using alternative inexpensive substrates. Traditionally, hydrocarbons have been the substrates of choice to produce biosurfactants and bioemulsi_ers. It is assumed that surfactant production is induced to render hydrophobic substrates accessible to the cell, but water-soluble substrates such as molasses, cassava waste-water and potato substrates have also been used for biosurfactant production. The latter are cheaper than hydrocarbons and are the preferred substrates, because single-phase fermentation is simpler than biphasic fermentation and in addition the hydrocarbon substrates are unacceptable for many applications, such as in foods, cosmetics and pharmaceutical products. One alternative substrate aimed at decreasing costs in the production of biosurfactants could be the waste glycerol obtained from the biodiesel industry. Brazil is ranked amongst the greatest producers and consumers of biodiesel in the world: 1.2 billion liters /year in 2008, according to the National Petroleum Agency-Brazil (ANP) generating 120,000 tons of waste glycerol in this process. The data described above may support the idea of applying the raw glycerol in the production of biosurfactant on a large-scale. This present study aimed to select an low cost organic substrate, in order to become viable the biosurfactant production on a large scale. Among the 19 microbial strains evaluated, the microorganism Bacillus subtilis LSFM-05 was selected for the biosurfactant production using raw glycerol as organic substrate. The temperature of 32oC and glycerol concentration of 5% v/v were designated as optimal conditions for the production of biosurfactants, by response surface methodology. The production of biosurfactants was carried out by one liter fermentor at 150, 250 and 350 rev.min-1. The 250 rev.min-1 fermentation was the best performance in foaming and biosurfactant production. Then, this condition was reproduced in 10 liter fermentor, with yield of 0.69 g.L-1. After the fermentation processes, the biosurfactants were recovered by acid precipitation, puri_ed by adsorption column and characterized using Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FT-IR), Magnetic Resonance Spectroscopy ( 1H and 13C NMR) and Mass Spectrometry (ESI-MS/MS). The biosurfactant was characterized as a surfactin isoform, containing14 carbon atoms in the lipid chain and 7 aminoacids in the peptide portion. The mass spectrometer was able to elucidate the composition and aminoacids sequence in the cyclic peptide GluOMe(1)/Leu(2)/Leu(3)/Val(4)/Asp(5)/Leu(6)/Leu(7). The microorganism Bacillus subtilis LSFM-05 was characterized as a fengycin co-producer. The mass spectrometry have been a sensitive and rapid technique for fengycin homologues characterization. The C14/Leu7 surfactin presented EC50 value of the 1500 mg.L-1 against Daphnia similis in ecotoxicological studies. The surfactin showed antiviral activity against enveloped bovine herpesvirus (BoHV-1), inhibiting 100 % of the infectivity at concentration of 0.25 _M, however, it didn't show antimicrobial activity for microorganisms evaluated until concentration of 1mg.mL-1. The surfactin cytotoxicity in mice _broblasts c3T3 was evaluated as well, and the EC50 value was not determined in the studied concentration range, indicating low levels of toxicity for this cell type. Concerning to applications in nanotechnology, the biosurfactants proved to be a useful tool in the dispersion of carbon nanotubes in standard water cultivation of Daphnia, enabling future studies about the environmental toxicology of these nanomaterials / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

O trabalho visa substituir processos comercialmente usados na indústria para purificação da glicerina obtida a partir de biodiesel. A purificação da glicerina até grau técnico ou P.A. (99,5 % em massa) implica em um grande consumo de energia nos processos de evaporação e destilação, pela necessidade de altos vácuos. Como alternativa, a desidratação da glicerina pode ser realizada por destilação azeotrópica heterogênea usando baixas temperaturas e a pressão atmosférica. O objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade técnica do processo de desidratação da glicerina por meio da destilação azeotrópica com tolueno e comparar o consumo de energia com os processos tradicionais. Para atingir o objetivo, avaliou-se a influencia das variáveis de processo: vazão de alimentação de glicerina (g/s) (X1 codificado), vazão de alimentação do vapor de tolueno (g/s) (X2 codificado), concentração inicial de glicerina (% em massa) (X3 codificado), temperatura de alimentação da glicerina (°C) (X4 codificado), na concentração final de glicerina. A construção do modelo foi feita a partir de um planejamento fatorial composto de segunda ordem, usando glicerina P.A. A concentração final foi estimada mediante o índice de refração e massa específica. Obteve-se o seguinte modelo: 2 1,96X2 13,18X3 6,42X1X3 2,24X2X3 1 %GLI = 79,42 8,88X1 + 4,72X + + + que mostrou que a temperatura de alimentação (X4 codificada) não exerceu influencia na concentração final de glicerina. Observou-se pelo modelo que é preferível utilizar valores máximos de X2.e mínimos de X1. Com estes ensaios foi possível obter uma glicerina 99% pura, porém apresentava um ligeiro cheiro de tolueno, que foi eliminado mediante arraste com ar (stripping). Para verificar o modelo empregou-se glicerina bruta oriunda do biodiesel previamente tratada. O processo prévio consistiu de: acidificação, neutralização, salting out com isopropanol, evaporação do álcool e troca iônica. A glicerina obtida após o processo de troca iônica, aparentemente só água e glicerina com 38,6 % em massa, foi usada para a verificação do modelo. Obteve-se por destilação azeotrópica uma glicerina com 92 % em massa, quando o valor predito pelo modelo foi 99 %. Esta glicerina tratada apresentou um desvio do modelo devido a presença de resíduos de sabões, porém ficou demonstrado a possibilidade de desidratação de glicerina por este processo necessitando apenas de melhorias nas etapas de purificação até a troca iônica. Também, avaliou-se a eficiência da coluna comparando a separação dada pela coluna com a dada por um único estágio de equilíbrio nas mesmas condições de vazão e concentração, concluindo-se que era da ordem de 10 %. Finalmente, este processo consome cerca de 57,72 % de energia em relação aos processos de evaporação e destilação a vácuo tradicionalmente usados. / This study aims to replace commercially processes used in industry for glycerine purification obtained from biodiesel. The purification of glycerine up to technical degree or PA (99.5% by weight) involves a large consumption of energy in the evaporation and distillation processes due to need operate at high vacuum. Alternatively, dehydration of glycerine can be achieved by heterogeneous azeotropic distillation using low temperature and atmospheric pressure. The objective of this work was to study the technical feasibility of the dehydration process of glycerine through azeotropic distillation with toluene and compare the energy consumption with traditional processes. To reach this objective, the influence of process variables: feed flow rate of glycerine (g/s) (X1 coded), feed flow rate of steam toluene (g/s) (X2 coded), initial concentration of glycerine (% by weight) (X3 coded), the temperature of food glycerine (°C) (X4 coded) has been studied in the final concentration of glycerine. The empirical model was built through fitting of data obtained from a factorial second order design, using glycerine PA. The final concentration was estimated by refractive index and density. The fitted model was: 2 1,96X2 13,18X3 6,42X1X3 2,24X2X3 1 %GLI = 79,42 8,88X1 + 4,72X + + + The model appoints that the feed (inlet glycerine solution) temperature (X4 coded) had no influence in the outlet concentration of glycerine. Moreover, it has been observed that is better to use maximum X2.and minimum X1. From these tests were possible to obtain a glycerine 99% purely, but it had a light smell of toluene, which was removed by stripping with air. In order to verify the empirical model, it has been used raw glycerine from biodiesel production. This glycerine was previously treated following the steps: acidification, neutralization, salting out with isopropanol, evaporation of isopropanol and ion exchange. The obtained glycerine after the process of ion exchange, presented 38.6% in weight, apparently only glycerine in water, has been used to check the model. Content of glycerine by this distillation was 92% in weight, when the predict value by the model was 99%. The deviation from the model was due to the presence of soap residues, but it has been demonstrated the possibility of dehydration of glycerine by this process requiring only some improvements in purification steps up to the ion exchange. In addition, it has been estimated the column efficiency by comparison of the separation in both column and single stage at the same flow rate and concentration conditions, concluding that it was 10 %. Finally, this process consumes approximately 57.72% of energy in relation to the processes of evaporation and vacuum distillation traditionally used.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-31T20:09:40Z No. of bitstreams: 2 Leandro Friedrich.pdf: 2314417 bytes, checksum: 1d2af677cace54b4eed8932717d8d574 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T20:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Leandro Friedrich.pdf: 2314417 bytes, checksum: 1d2af677cace54b4eed8932717d8d574 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / With the increase in population and the expansion of agroindustries in the country, there is a significant increase of waste in all forms, both liquid, solid and gaseous, among them is glycerin, a byproduct of renewable energy sources. A survey of some sources of biomass generation and use of ligno-cellulosic material, together with by-product (glycerine) from the biodiesel industry to generate synthesis gas. In this work two types of residues / co-products (Glycerin and wood chip) with different concentrations of glycerin by volume were used to produce synthesis gas through the gasification technique. The results obtained in this work showed that there is an increase in the amount of H2 (hydrogen gas) in the gasification of the mixture between glycerin and wood chip, with a higher conversion rate of H2 with a mixture of 10% by weight of glycerol. The different techniques used for the qualitative and quantitative analysis of the synthesis gas showed the presence of gases H2 (hydrogen gas), CH4 (methane gas), CO2 (carbon dioxide), CO (carbon monoxide), N2 (nitrogen gas) and NH3 (Ammonia) in the samples. / Com o aumento populacional e com a expansão das agroindústrias no país, tem-se um aumento significativo de resíduos em todas as formas, tanto líquido, sólido e gasoso, entre eles está a glicerina, subproduto de fontes de energia renováveis.. Este trabalho faz um levantamento de algumas fontes de geração de biomassa e utilização de material ligno-celulósica, juntamente com subproduto (glicerina) da indústria de biodiesel para geração de gás de síntese. Neste trabalho foram utilizados 2 tipos de resíduos/coprodutos (Glicerina e cavaco de madeira) com diferentes concentrações de glicerina em volume para produzir gás de síntese através da técnica de gaseificação. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que há aumento principalmente da quantidade de H2 (gás hidrogênio) na gaseificação da mistura entre glicerina e cavaco de madeira, com maior taxa de conversão de H2 com mistura de 10% em massa de glicerina. As diferentes técnicas utilizadas para analise qualitativa e quantitativa do gás de síntese demonstraram presença de gases H2 (gás hidrogênio), CH4 (gás metano), CO2 (dióxido de carbono), CO (monóxido de carbono), N2 (gás nitrogênio) e NH3 (amônia) nas amostras.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HILTON COSTA LOUZEIRO.pdf: 594167 bytes, checksum: ac390253f4f716afae724d05120b3b91 (MD5) Previous issue date: 2007-01-19 / This work aim is to analyze the free glycerol content in biodiesel by means of gas chromatography and to establish a spectrophotometer method in the UV Visible region to attain it, as found in the literature. Biodiesel is the result product from the reaction between vegetable oils or animal fat (triglycerides) and alcohols (methanol or ethanol), producing esters fatty acids (biodiesel) and the glycerol as by-product. Even before the purification process, there are traces of free glycerol in the biodiesel. The ANP nº 42 / 2004 Resolution, establishes a maximum allowed limit of 0,02 % (200 mg/L) for free glycerol content per biodiesel mass (B100). The statistical analysis of data showed for the spectrophotometer method, a linear range of 100 to 500 mg/L, with correlation and determination coefficients of 0,9931 and 0,9863; respectively; a mean recovery index of 110,68 % for standard of 100 mg/L and 110,77 % for a standard of 200 mg/L, respectively; accuracy with variation coefficient of 7,94 % for a 200 mg/L standard and sensitivity with detection and quantification limits for the method corresponding to 5,69 mg/L and 18,11 mg/L, respectively. For the chromatographic method the linear range was 50 to 250 mg/L, with correlation and determination coefficients of 0,9964 and 0,9928, respectively; mean recovery index of 100,49 and 89,12 % for standard of 150 and 250 mg/L, respectively; accuracy with variation coefficient of 3,77 % for a 150 mg/L standard and sensitivity with detection and quantification limits for the method of 2,17 and 6,89 mg/L, respectively. Both analytical methods showed to be statistically sensitive and significant for the determination of free glycerin below the limits established by the ANP. However, the chromatographic method presented better adjustment results for the linear model, in agreement with the appraised parameters in the variance analysis. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método para a análise do teor de glicerina livre em biodiesel por cromatografia a gás e validar um método por espectrofotometria na região do UV - Visível citado na literatura. O biodiesel é o produto resultante da reação entre óleos vegetais ou gordura animal (triglicerídeos) e álcoois (metanol ou etanol), produzindo ésteres de ácido graxo (biodiesel) e glicerina como subproduto. Mesmo depois do processo de purificação, existem traços de glicerina livre presentes no biodiesel. A Resolução ANP nº. 42 / 2004 propõe um limite máximo permitido de 0,02 % (200 mg/L) para o teor glicerina livre por massa de biodiesel (B100). A análise estatística dos dados mostrou para o método espectrofotométrico, uma faixa linear de 100 a 500 mg/L com coeficiente de correlação e coeficiente de determinação de 0,9931 e 0,9863, respectivamente; índice de recuperação médio de 110,68 % para um padrão de 100 mg/L e de 110,77 % para um padrão de 200 mg/L; uma precisão com coeficiente de variação de 7,94 % para um padrão de 200 mg/L e sensibilidade com limites de detecção e de quantificação do método de 5,69 mg/L e 18,11 mg/L, respectivamente. Para o método cromatográfico a faixa linear foi de 50 a 250 mg/L, com coeficiente de correlação e coeficiente de determinação de 0,9964 e 0,9928; índice de recuperação médio de 100,49 e 89,12 % para padrões de 150 e 250 mg/L, respectivamente; precisão com coeficiente de variação de 3,77 % para um padrão de 150 mg/L e sensibilidade com limites de detecção e de quantificação do método de 2,17 e 6,89 mg/L, respectivamente. Os dois métodos analíticos mostraram-se estatisticamente significativos e sensíveis para determinar concentrações de glicerina livre abaixo do limite estabelecido pela ANP. Entretanto, o método cromatográfico apresentou melhores resultados de ajuste ao modelo linear, de acordo com os parâmetros avaliados na análise de variância.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SERGIANE DE JESUS ROCHA MENDONCA.pdf: 5943004 bytes, checksum: 1df320f30479be3abe869fcfd71925b5 (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / Currently, the growth of world production of biodiesel is generating a large surplus of glycerin, devaluing it in the market, being necessary to transform it into products of higher added value. One way of valuing the glycerin is its etherification to be used as oxygenate additives in diesel. In this work we studied the production of glycerin ethers using alcohols cyclohexanol, isoamyl, benzyl, tert-butyl, methyl and isopropyl alcohol as eterificantes in the presence of acid catalysts, acid p-toluene sulfonic acid, the ion exchange resin Amberlyst 15 and niobia and alumina catalysts modified. The reactions were performed in high-pressure reactor and flask with a reflux system. The qualitative and quantitative analysis of the obtained products were performed using the technique of Thin Layer Chromatography, Gas Chromatography with Mass Spectrometry and Infrared Spectroscopy. The reactions which have the highest incomes were those processed in the presence of Amberlyst 15 with benzyl alcohols and tert-butyl-ether yielding 60.46% and 65.68% of mono-etherified glycerin, respectively, and with the tertiary butyl alcohol butyl alcohol in the presence of alumina catalyst modified with cerium obtaining 59.45% of glycerin ethers. Samples of pure diesel were doped with the reaction products of benzyl alcohol and tert-butyl ether at a ratio of 0.5 and 5.0%, v / v, which do not significantly influence the properties of diesel. / Atualmente, o crescimento da produção mundial de biodiesel está gerando um grande excedente de glicerina, desvalorizando-a no mercado, sendo necessário transformá-la em produtos de maior valor agregado. Uma das formas de valorizar a glicerina é a sua eterificação para ser aplicado como aditivos oxigenados em diesel. No presente trabalho estudou-se à produção de éteres de glicerina usando os alcoóis ciclohexanol, isoamílico, benzílico, terc-butílico, metílico e isopropílico como eterificantes, na presença de catalisadores ácidos, o ácido p-tolueno sulfônico, a resina de troca iônica Amberlyst 15 e catalisadores de nióbia e alumina modificados. As reações foram realizadas em reator de alta pressão e balão com sistema de refluxo. As análises qualitativas e quantitativas dos produtos obtidos foram realizadas usando a técnica de Cromatografia de Camada Delgada, Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas e Espectroscopia no Infravermelho. As reações que apresentaram maiores rendimentos foram àquelas processadas na presença da Amberlyst 15 com os alcoóis benzílico e terc-butílico obtendo-se 60,46% e 65,68% do mono-eterificado de glicerina, respectivamente, e ainda com o álcool terc-butílico na presença do catalisador alumina modificada com cério obtendo-se 59,45% de éteres de glicerina. As amostras de diesel puras foram aditivadas com os produtos reacionais do álcool benzílico e terc-butílico na proporção de 0,5 e 5,0%, v/v, os quais não influenciaram significamente nas propriedades do diesel.